طراحي مسير و كنترل ربات سيار اجتماعي در محيط با موانع متحرك به‌منظور رسيدن به هدف سيار با استفاده از كنترل فازي

Path Design and Control of a Moving Social Robot in an Environment with Moving Obstacles in Order to Reach a Moving Target through Fuzzy Control

در اين مقاله، طراحي يك سيستم كنترل فازي به‌منظور مسيريابي و كنترل ربات سيار در محيط اجتماعي با حضور موانع مورد بررسي قرار مي‌گيرد. الگوريتم كنترلي ارائه ‌شده با دريافت موقعيت هدف، مسير مناسب جهت رسيدن به آن‌را بدون برخورد با موانع توليد مي‌نمايد. در بررسي موانع، فرض براين است كه به‌صورت ثابت و متحرك ازجمله انسان در محيط حضور دارند. همچنين، حركت ربات به‌گونه‌اي تنظيم گرديده كه موجب ايجاد ترس يا تغيير رفتار حركتي افراد نشود. سيستم فازي مورد استفاده داراي چهار ورودي (فاصله مانع با ربات، زاويه‌ي نسبي آن، سرعت نزديك شدن به ربات و زاويه‌ي نسبي هدف) و دو خروجي (سرعت خطي و زاويه‌اي پايه‌) مي‌باشد. اين سيستم در حالت‌هاي مختلف با لحاظ حركت موانع و هدف مورد بررسي قرار مي‌گيرد. به‌منظور صحت‌سنجي اين روش، علاوه بر طراحي رابط گرافيكي، سيستم طراحي ‌شده بر روي ربات آزمايشگاهي پياده‌سازي مي‌گردد. نتايج علاوه بر بيان اهميت تعداد داده‌ ارسالي در فاصله‌‌هاي زماني مشخص، اثر الگوريتم حضور مانع را نيز مشخص مي‌نمايند. بنابراين نوآوري اصلي اين مقاله، نحوه‌ انتخاب ورودي و خروجي‌هاي منطق فازي و استفاده از قواعد فازي بمنظور حركت ربات در مجاورت موانع مي‌باشد. چنين كنترلي سبب مي‌گردد افرادي كه نزديك ربات تردد مي‌كنند، ترس از برخورد را احساس نكنند.

In this paper, the main objective is to design a fuzzy control system for path planning and controlling a moving robot in a social environment with obstacles. The proposed control algorithm establishes an appropriate path to reach the target without collision with obstacles by receiving the target position frequently. When the obstacles examined, it is assumed that fixed and moving obstacles have existed in the environment. Moreover, the robot movements are adjusted in such a way that they do not cause fear or change in human behavior. The fuzzy system used in the paper has four inputs (distance between obstacle and robot, the relative angle of the obstacle, the rate of the obstacle approaching the robot, and relative angle of the target), and two outputs (linear velocity and angles of the robot base). The suggested robotic system is examined in different states by considering diverse motions of obstacles and targets. Furthermore, the designed control system is implemented on the laboratory robot to validate the proposed method. In addition to the design of a graphical user interface, some changes have also been made to the function of its mechatronics system. Finally, the results obtained from simulation and laboratory systems are evaluated and compared.