آکادمی و موسسه علمی پژوهشی ابن سینا

انجام پایان نامه برق سیستم

5-1-     مقدمه

سنجش کارآیی و مقایسه عملکرد روش های حل مساله ای مشخص، اصولاً با در نظر گرفتن معیارهای مناسب و نتیجه مطلوب مساله صورت می‌پذیرند. معیارهای مورد توجه در ارزیابی الگوریتم پیشنهاد شده برای ناوبری ربات، موفقیت ربات در رسیدن به هدف، میزان برخورد با موانع و زمان لازم برای رسیدن به هدف می باشد. تعریف نتیجه مطلوب به طور کیفی این است که ربات بتواند به طور سریع و امن خودش را به مختصات هدف برساند. بدین معنی که مدت زمان رسیدن به هدف و تعداد برخوردها با موانع حتی الامکان کم باشند. برای دستیابی به نتایج قابل اطمینان و استناد، بایستی آزمایش ها در محیط‌های مختلف و متنوعی از نظر شکل و اندازه موانع و مساحت اشغال شده توسط موانع انجام شوند. همچنین لازم است آزمایش ها به دفعات تکرار شوند. به کارگیری نرم افزار شبیه ساز مناسب، که حتی الامکان مدل واقع گرایانه ای از ربات و عملکرد آن ارایه دهد، در تخمین کارآیی روش پیشنهادی ضروری می باشد. در ادامه نرم افزار شبیه سازی KiKS، که برای مدل‌سازی ربات کپرا مورد استفاده قرار گرفت، معرفی می‌شود. پس از توضیح نحوه‌ی محاسبه معیارهای در نظر گرفته شده، نتایج کمی و کیفی آزمایش ها  نشان داده می شوند. این فصل با نتیجه گیری از نتایج حاصل از آزمایش ها و پیشنهادهایی برای ادامه کار پایان می یابد. 

نرم افزار شبیه سازی KiKS

با وجود اينكه نتايج حاصل از شبيه سازي ربات و محيط كاري آن، تنها راه ارزيابي عملكرد الگوريتم هاي ناوبری ربات نمي‌باشد، مزاياي بسيار آن منجر به استفاده وسيع نرم افزارهاي شبيه سازي در علم رباتيك شده است. شبيه سازي  به پژوهشگران اجازه مي دهد آزمايش های متعددي را با هزينه‌ي بسيار اندک انجام دهند. همچنين امكان كنترل كامل بر متغيرهاي محيطي و ربات، نظير نويزي بودن داده های حسگرها يا پويايي موانع را  فراهم مي‌آورند. بنابراين، شبيه سازها مي توانند آزمايش ها را در شرايط يكسان تكرار کنند. همچنين، امكان تغيير پارامترها را به طور جداگانه و مستقل از سایر پارامترها، به منظور بررسي اثر، آنها فراهم مي آورند. در مورد ربات‌ها و محيط‌هاي واقعي واقعي غيرممكن است كه تمامي متغيرها تحت كنترل باشند و در نتيحه هر آزمايش منحصر به فرد و غيرقابل تكرار مي باشد. يكي از دلايل عمده استفاده از شبيه سازها نتايج قابل تكرار و اشتراك آنها است. بسياري از تحقيقات در رباتيك و هوش مصنوعي هرگز ادامه پيدا نكردند، زیرا توليد دوباره نتايج تحقيق ديگري بدون دسترسي به همان ربات، همان حسگر و همان محيط غير‌ممكن بوده است. در حاليكه براي پژوهشگران امكان پذير است كه به ربات، حسگرها و محيط شبيه سازي يكسان دسترسي داشته باشند. 
آزمایش های شبیه سازی شده در محیط نرم افزار KiKS انجام شدند. KiKS مخفف عبارت
”Kiks is a Khepera Simulator” می باشد. این نرم افزار، یک برنامه کاربردی نرم افزار MATLAB است که ربات کپرا را به طور بسیار واقعی شبیه سازی می کند. ربات کپرا شبیه سازی شده در مطلب به طور مشابه ای نظیر ربات واقعی کپرا کنترل می شود. شبیه ساز KiKS می تواند از آدرس www.tstorm.se/projects/kiks دانلود شود [51]. براي راه اندازي KiKS، بايستي مسير MATLAB به مسير KiKS تغيير يابد. سپس دستور kiks_setup، جهت اضافه كردن مسيرهاي لازم KiKS به مسير MATLAB، اجرا شود.

بحث و نتيجه گيري درانجام پایان نامه برق سیستم حاضر

    در الگوریتم پیشنهادی در انجام پایان نامه برق سیستم حاضر هر آزمایش با مقادیر q صفر آغاز می شود. به عبارت دیگر مرحله یادگیری یا اکتشافی برای یادگیری Q وجود ندارد. هریک از شش گزینه موجود برای خروجی زاویه چرخش هر قانون، ممکن است در یک بازه زمانی با توجه شرایط (شکل موانع اطراف و موقعیت نسبی هدف) به عنوان بهترین خروجی (دارای بیشترین مقدار q) انتخاب شوند. در هرگام، خروجی دارای بیشترین مقدار q برای هر قانون انتخاب می شود. زاویه چرخش نهایی محاسبه می شود و فرمان مناسب به موتورها ارسال می شود. پس از حرکت ربات، سیگنال تشدیدی دریافت می شود. مقدارq  بیشینه برای هر قانون با توجه به درجه درستی آن قانون به روز می شود. چنانچه انتخاب عملی (زاویه چرخش) منجر به بهبود اهداف مساله (نزدیکی به هدف و دوری از موانع) نشود یا برعکس آنها را تضییع نماید، طی یک یا چند گام مقدار q آن از موقعیت بیشینه افت کرده و گزینه‌ی دیگری انتخاب می شود، به این امید که در راستای بهبود اهداف مدنظر باشد. اینکه طی چند گام ربات از رویه رو به وخامت انتخاب گزینه ای برگردد به مقدار سیگنال تشدیدی دریافتی و عامل فراموشی بستگی دارد (عامل های درگیر در به روزرسانی مقدار q). 
     وجود شش گزینه زاویه چرخش برای خروجی هر قانون به جای یک مقدار، به الگوریتم تصمیم-گیری قابلیت وفق پذیری با تغییرات محیطی را می دهد. همانطور که نتایج آزمایش های شبیه سازی شده نشان دادند، قوانین با خروجی های ثابت انعطاف پذیر نبوده و در تمام شرایط مخصوصاً محیط های پیچیده پاسخگو نمی باشند. حتی اگر فرض شود یادگیری یک خروجی بهینه پاسخگو می باشد، طراحی یک محیط آموزش مناسب همیشه امکان پذیر نیست مخصوصاً در مورد محیط های ناشناخته. الگوریتم Q فازی پیشنهادی یک پایگاه قانون پویا تولید می کند که خروجی انتخاب شده برای هر قانون ممکن است در بازه های زمانی تغییر کند. این امر موجب انعطاف پذیری و قابلیت سازگاری با شرایط مختلف محیطی و انواع متنوع موانع می شود. بنابراین، الگوریتم پیشنهادی عملکردی کارآمد در محیط های ساده تا پیچیده را داراست. در طراحی الگوریتم پیشنهادی رویکرد، ایجاد مصالحه میان سادگی و قابلیت پیاده سازی آسان الگوریتم و از طرف دیگر دقت قابل قبول بوده است. 

پيشنهادهاي ادامه كار

مساله ناوبری خودمختار ربات پس از گذشت پنج دهه تحقیق، طراحی و پیاده سازی پیشنهاد شده، هنوز یکی از چالش برانگیزترین حوزه های هوش مصنوعی می باشد. از دو منظر می توان به توسعه الگوریتم پیشنهادی در انجام پایان نامه برق سیستم حاضر پرداخت: 
1.    یکی افزایش دقت و کارایی الگوریتم طراحی شده با اضافه کردن ماژول ها یا تغییر پارامترها مانند:
•    اضافه نمودن رفتار تعقیب دیوار به دو رفتار رسیدن به هدف و دوری از موانع
•    طراحی برخط سرعت خطی ربات
•    بهینه سازی سیگنال تشدیدی
2.    و دیگری مطرح کردن صورت مساله واقعی تر و پیچیده تر مانند:
•    به کارگیری محیط های شبیه سازی شده سه بعدی و پویا
•    در نظر گرفتن داده های نویزی حسگرها
•    لحاظ نمودن اثرات خطا در انجام فرامین کنترلی 
برای حل چالش های بیان شده در بند2، شاید علاوه بر تغییرات نرم افزاری مطرح شده در بند1، نیاز به ارتقای سخت افزاری سامانه ربات مانند استفاده از حسگرها، موتورها و محرک های دقیق تر و پیشرفته تر نیز باشد.

جهت دانلود کلیک کنید

در صورت نیاز به مشاوره در زمینه انجام پایان نامه برق سیستم با ما در ارتباط باشید.