Utafiti huu unapendekeza mbinu ya urambazaji iliyoongozwa na baiolojia ambayo, badala ya kushughulikia upangaji wa njia na udhibiti wa mwendo kama hatua mbili tofauti ili roboti zinazohama zifikie lengo kupitia vizuizi, huunganisha yote mawili katika mchakato mmoja na endelevu wa mienendo ya majimaji. Wazo kuu ni kuiga roboti kama chembe iliyo ndani ya uwanja bandia wa majimaji. Sehemu ya lengo hutenda kama sink, yaani eneo la shinikizo la chini linalovuta majimaji na ambalo mtiririko unaelekea, huku vizuizi vikibadilisha uwanja wa mtiririko na kufanya roboti ivizunguke.

Mbinu hii haiishii tu kwenye kufuata mistari ya mtiririko. Baada ya maeneo yenye mtiririko mkubwa kutolewa, usampulishaji hufanywa katika maeneo hayo, njia kadhaa zinazowezekana huundwa, na njia bora zaidi huchaguliwa kwa kutumia kazi ya gharama inayotegemea grafu ambayo huzingatia urefu wa njia, ukaribu na vizuizi pamoja na ulaini wa mwendo. Kwa kuwa uwanja wa kasi ya mtiririko unaopatikana baadaye hubadilishwa moja kwa moja kuwa amri za mwendo wa roboti, mfumo jumuishi wa urambazaji hujengwa badala ya usanifu wa kawaida wa “hesabu njia kwanza, kisha ifuatilie kwa kidhibiti tofauti”.

Uchanganuzi wa uthabiti hutumia uwanja bandia wa shinikizo unaopungua kuelekea kwenye lengo kama kazi ya Lyapunov. Chini ya dhana fulani, inaonyeshwa kihisabati kwamba roboti inayosogea kufuata gradient ya shinikizo hukaribia sehemu ya lengo. Katika sehemu ya majaribio ya utafiti, mbinu ilijaribiwa kwa roboti halisi ya Pioneer P3-DX yenye uendeshaji wa tofauti; kulifanywa ulinganisho na mbinu kama APF, PRM, A* na RRT* katika njia nyembamba, mitego yenye umbo la U na mipangilio changamano ya vizuizi.

Katika majaribio, iliripotiwa kuwa makosa ya ufuatiliaji wa nafasi za X na Y za roboti kwa kawaida yalibaki ndani ya ±0,1 m, huku kosa la mwelekeo likiwa chini ya ±1,0 radian. Chanzo pia kinaonyesha kwamba katika ulinganisho mbalimbali mbinu iliyopendekezwa ilitoa nyakati fupi za kukokotoa na njia fupi. Hata hivyo, majedwali ya kina yanaonyesha pia kwamba ubora huu hautumiki kwa kila algoriti, kila ramani na kila mpangilio wa kigezo. Kwa hiyo, matokeo hayapaswi kujumuishwa kwa kauli ya “haraka zaidi na njia fupi zaidi katika kila hali”.

Kwa mtazamo wa Uturuki: Utafiti hauchunguzi jukwaa maalumu la roboti, kiwanda, ghala au mazingira ya uwanjani nchini Uturuki. Hata hivyo, mbinu jumuishi ya kupanga–kudhibiti inayotegemea majimaji inaweza kuchunguzwa katika tafiti za roboti zinazohama, AMR/AGV, otomatiki ya maghala, lojistiki ya ndani ya viwanda, roboti za utafutaji na uokoaji pamoja na magari ya ardhini yanayojiendesha nchini Uturuki. Ili kuhamishiwa kwenye matumizi halisi ya viwandani, ramani za mazingira ya eneo, vipimo vya roboti, makosa ya sensa, kuteleza kwa magurudumu, watu na magari yanayosogea, uwezo wa kichakataji, umbali wa usalama na mahitaji ya kupanga upya kwa wakati halisi vinapaswa kuthibitishwa kando. Utafiti huu pekee hauthibitishi kwamba mbinu itatoa utendaji uleule katika kiwanda halisi cha Uturuki au mazingira ya umma yenye mabadiliko.

Kwa nini upangaji wa kawaida wa njia hugawanywa katika sehemu mbili?

Katika usanifu wa kawaida wa roboti zinazohama, kipangaji njia kwanza huunda njia ya kijiometri isiyo na mgongano kutoka mwanzo hadi kwenye lengo. Katika hatua ya pili, mfumo mwingine wa udhibiti hufanya roboti ifuatilie njia hiyo kimwili. Ingawa mgawanyo huu hutoa umodula, unaweza kusababisha kutokuwepo kwa mwendelezo kati ya upangaji na mwendo halisi, mzigo wa ziada wa hesabu na kuchelewa kujibu mazingira yanayobadilika.

Mbinu za gridi kama A* na D* hugawanya mazingira katika seli na kufanya utafutaji. Azimio finyu linaweza kuongeza usahihi wa njia, lakini pia huongeza idadi ya seli zinazotathminiwa na gharama ya kukokotoa. Mbinu za usampulishaji kama PRM na RRT* huchagua pointi katika nafasi huru na kutoa utafutaji unaoweza kupanuka zaidi; hata hivyo, ubora wa njia unaweza kutegemea idadi ya sampuli zinazotumika na ugunduzi wa nasibu.

Katika mbinu ya Uwanja Bandia wa Potensheli (APF), lengo huzalisha nguvu bandia ya kuvuta roboti na vizuizi huzalisha nguvu za kuisukuma mbali. Mbinu ni ya haraka; lakini katika pointi za kiwango cha chini cha ndani ambako nguvu za kuvuta na kusukuma husawazika, roboti inaweza kushindwa kusogea. Katika korido nyembamba, kizuizi kinachoundwa na nguvu za kusukuma kutoka pande zote mbili pia kinaweza kuzuia matumizi ya njia halali inayoelekea kwenye lengo.

Kwa nini kimbunga cha asili kilifananishwa na urambazaji wa roboti?

Chanzo cha msukumo wa kibaiolojia/kifizikia cha watafiti ni mwendo wa chembe za maji kuelekea kwenye mfereji wa kutolea maji au kitovu cha kimbunga. Chembe katika majimaji husogea ndani ya uwanja endelevu wa kasi unaoundwa na mipaka ya mazingira. Utafiti unahamisha tabia hii kwenye urambazaji wa roboti.

Roboti hufafanuliwa kama chembe katika majimaji bandia, na lengo kama sink yenye shinikizo la chini. Vizuizi hufanya kazi kama mipaka imara na kuzuia mtiririko kupita ndani yake, hivyo kubadilisha vekta za kasi ili zipite kuzunguka vizuizi.

Katika mbinu hii, njia huacha kuwa kitu tofauti cha kijiometri; katika kila nafasi ya roboti, mahali inapopaswa kuelekea tayari kumesimbwa katika uwanja wa kasi.

Usanifu wa urambazaji wa hatua nne

Utafiti chanzo unagawanya mbinu iliyopendekezwa katika hatua kuu nne:

1. Uundaji wa Modeli ya Mienendo ya Majimaji: uwanja bandia wa kasi/shinikizo huundwa kwa kutumia mazingira, lengo na vizuizi.
2. Ufuatiliaji wa Mtiririko: maeneo yenye mtiririko mkubwa hutenganishwa kwa kizingiti ili kutoa korido inayowezekana ya mwendo.
3. Usampulishaji: pointi zinazofaa katika eneo lenye mtiririko mkubwa pekee husampuliwa ili kuunda mtandao wa njia zinazowezekana.
4. Uteuzi wa Njia Bora: njia kandidati katika mtandao ulioundwa hutathminiwa kulingana na gharama na njia ya mwisho huchaguliwa.

Milinganyo ya Navier–Stokes inatumikaje?

Msingi wa uwanja wa mtiririko ni milinganyo ya Navier–Stokes inayowakilisha mwendo wa majimaji:

\[ \rho\frac{d\vec{v}}{dt} = \vec{f} - \nabla p + \mu\nabla^2\vec{v} \]

\[ \nabla\cdot\vec{v}=0 \]

Hapa \(\rho\) ni msongamano, \(\vec{v}\) ni vekta ya kasi ya chembe ya majimaji, \(p\) ni uwanja wa shinikizo, \(\mu\) ni mnato na \(\vec{f}\) ni nguvu za nje.

Katika utafiti, chini ya mkabala wa mtiririko wa Stokes ambapo mtiririko unachukuliwa kuwa tuli na athari za inertia hupuuzwa, mfumo hupunguzwa kuwa:

\[ \mu\nabla^2\vec{v}(\vec{x}) = \nabla p(\vec{x})-\vec{f}(\vec{x}) \]

\[ \nabla\cdot\vec{v}(\vec{x})=0 \]

Kwa namna hiyo mfumo hupunguzwa katika umbo hili.

Kwenye mpaka wa kizuizi hutumika masharti ya mpaka ambapo kasi ni sifuri na derivative ya shinikizo katika mwelekeo wa kawaida ni sifuri:

\[ \vec{v}(\vec{x}_F)=\vec{0} \]

\[ \frac{\partial p(\vec{x}_F)}{\partial\vec{n}}=0 \]

Ili kutengeneza mtiririko kati ya mwanzo na lengo, chanzo hutumia mipaka ya shinikizo:

\[ p(\vec{x}_{start})=1 \]

\[ p(\vec{x}_{goal})=0 \]

Kwa hiyo mtiririko huenda kutoka eneo la mwanzo lenye shinikizo la juu kuelekea lengo lenye shinikizo la chini.

Kwa nini ufuatiliaji wa mtiririko na usampulishaji vinatumiwa pamoja?

Kufuata uwanja wa mtiririko pekee huenda kusihakikishe njia bora kabisa kimataifa katika kila hali. Kwa hiyo watafiti kwanza huchunguza ukubwa wa kasi katika uwanja wote na kutenganisha eneo lenye mtiririko mkubwa lililo juu ya kizingiti fulani.

Kisha usampulishaji hufanywa katika eneo hilo pekee. Kwa njia hii, badala ya kusampuli nafasi yote huru kwa nasibu kama PRM, pointi kandidati huundwa katika maeneo ambayo modeli ya kifizikia ya mtiririko tayari imeyatambua kama yenye matumaini.

Pointi za sampuli zikifungamanishwa, mtandao wenye njia kadhaa zinazowezekana kutoka mwanzo hadi lengo hujitokeza.

Njia bora zaidi huchaguliwaje?

Gharama ya miunganisho kandidati huonyeshwa kwa kutumia vipengele vitatu vikuu:

\[ w_{ij} = \alpha d_{ij} + \beta c_{ij} + \gamma s_{ij} \]

Hapa \(d_{ij}\) ni umbali wa Euclidean kati ya nodi mbili, \(c_{ij}\) ni hatari ya mgongano inayotokana na ukaribu na vizuizi, na \(s_{ij}\) ni gharama ya ulaini inayotokana na kupotoka kutoka mwelekeo bora wa mtiririko. \(\alpha\), \(\beta\) na \(\gamma\) ni uzito wa jamaa wa vipimo hivi vitatu.

Algoriti hutathmini njia kandidati katika foleni ya vipaumbele kulingana na gharama yake ya jumla na huchagua njia yenye gharama ya chini zaidi ndani ya nafasi ya suluhisho iliyosampuliwa.

Upeo wa usemi “optimum ya kimataifa” ni muhimu: dhamana ya kihisabati haitumiki kwa njia zote za kimwili zinazowezekana, bali ndani ya mtandao wa njia uliosampuliwa ulioundwa.

Uwanja wa mtiririko pia huwa kidhibiti

Ubunifu mkuu wa mbinu ni kwamba uwanja wa kasi uliokokotolewa hautumiki tu kutengeneza njia. Modeli iliyorahisishwa ya kinematiki ya roboti huandikwa moja kwa moja kama:

\[ \dot{\vec{x}}=\vec{v}(\vec{x}) \]

Yaani roboti hutumia vekta ya kasi ya majimaji katika nafasi yake kama mwelekeo na kasi inayotakiwa ya mwendo.

Ili kuzingatia uzito, inertia na mipaka ya aktuueta, chanzo pia kinafafanua kidhibiti cha ufuatiliaji wa mienendo:

\[ \vec{u} = K_p \left( \vec{v}_{fluid}(\vec{x})-\vec{v}_{robot} \right) + K_d \frac{d}{dt} \left( \vec{v}_{fluid}(\vec{x})-\vec{v}_{robot} \right) \]

Kwa hiyo tofauti kati ya kasi inayotakiwa kutoka katika uwanja wa mtiririko na kasi halisi ya roboti hubadilishwa kuwa amri ya nguvu/torati.

Uchanganuzi wa uthabiti wa Lyapunov

Katika utafiti, uwanja wa shinikizo huchaguliwa kama kandidati ya Lyapunov:

\[ V(\vec{x})=p(\vec{x}) \]

Katika hali iliyorahisishwa bila nguvu za nje, uwanja wa kasi huonyeshwa kama:

\[ \vec{v}(\vec{x}) = -\frac{1}{\mu}\nabla p(\vec{x}) \]

na derivative ya Lyapunov hupunguzwa kuwa:

\[ \dot{V}(\vec{x}) = -\frac{1}{\mu} \left\| \nabla p(\vec{x}) \right\|^2 \leq0 \]

na hupunguzwa hadi matokeo hayo.

Katika teorema ya chanzo, ikiwa inadhaniwa kwamba uwanja wa shinikizo una minimum moja tu kwenye lengo na unatimiza masharti yaliyoainishwa ya Lyapunov, sehemu ya lengo inapendekezwa kuwa pointi ya usawa iliyo thabiti kiasimptotiki kimataifa.

Nguvu za nje zikiongezwa, sharti la uthabiti hutolewa kama:

\[ \nabla p(\vec{x})^T\vec{f}(\vec{x}) \leq \alpha \left\| \nabla p(\vec{x}) \right\|^2, \qquad 0\leq\alpha<1 \]

Kwa hiyo, dai la uthabiti linategemea dhana kwamba athari za nje hazizidi kikomo fulani dhidi ya gradient ya shinikizo.

Majaribio ya korido nyembamba na mtego wa umbo la U

Chanzo kilitumia mipangilio mitatu migumu ya ramani. Inaonyeshwa kwamba kwa idadi ndogo ya sampuli PRM hupata shida kuunda miunganisho katika njia nyembamba; APF ya kawaida nayo hushindwa kufikia lengo katika matatizo ya minimum ya ndani na korido nyembamba.

Mbinu iliyopendekezwa ya majimaji iliunda katika hali zote tatu uwanja wa mtiririko unaofikia lengo. Hasa, kujikusanya kwa mtiririko ndani ya korido nyembamba na kujikunja kwa mistari ya mtiririko kuzunguka kizuizi cha umbo la U kuelekea lengo huonyesha kwa mwonekano tabia kuu ya mbinu.

Ulinganisho wa APF

Jedwali hili lina hoja muhimu ya kina. Ingawa maandishi ya chanzo kwa ujumla yanasema mbinu iliyopendekezwa huzalisha njia fupi kuliko APF, katika Map 3 njia ya APF yenye thamani 3,49 ni fupi kuliko njia za 3,56–3,65 za mbinu iliyopendekezwa. Hapa mbinu iliyopendekezwa hutoa urambazaji wenye ustahimilivu zaidi dhidi ya tatizo la minimum ya ndani la APF, lakini si bora katika kipimo cha njia fupi zaidi.

Ulinganisho wa A*

Kwa A*, azimio za seli 250, 300 na 350 zilitumika; mbinu iliyopendekezwa ilitathminiwa kwa sampuli 50, 100 na 150.

Mbinu iliyopendekezwa ilionyesha muda mfupi wa kukokotoa kuliko A* katika majaribio yote. Hata hivyo, ubora wa urefu wa njia unategemea ramani. Katika Map 1, matokeo mafupi zaidi ya mbinu iliyopendekezwa ni 10,93 m na mafupi zaidi ya A* ni 11,76 m. Kwa upande mwingine, katika Map 2 A* yenye 11,13 m ni fupi kuliko matokeo bora ya 11,25 m ya mbinu iliyopendekezwa; katika Map 3 pia A* yenye 9,49 m ni fupi kuliko matokeo bora ya 9,61 m ya mbinu iliyopendekezwa.

Matokeo ya RRT* yanaonyesha nini?

Katika ulinganisho na RRT*, mbinu iliyopendekezwa ilitoa matokeo mazuri hasa kwa urefu wa njia. Katika Map 3, njia za RRT* zilikuwa kati ya 9,64–10,90 m, huku mbinu iliyopendekezwa ikibaki kati ya 8,76–8,98 m.

Lakini kwa muda wa utekelezaji, hakuna ubora katika mipangilio yote kwenye ramani hiyo. Kwa RRT* N=15 muda ulikuwa 0,547 s na kwa mbinu iliyopendekezwa 0,605 s; kwa RRT* N=25 muda ulikuwa 0,501 s na kwa mbinu iliyopendekezwa 0,611 s. Katika hali ya N=20 matokeo yalikuwa karibu sawa: 0,610 na 0,607 s.

Thamani hizi za moja kwa moja za jedwali zinaonyesha kwamba faida ya kihesabu ya algoriti inategemea tatizo na mpangilio wa kigezo.

Matokeo makuu yanayoungwa mkono na utafiti

• Uwanja wa kasi ya majimaji unaweza kutoa mwelekeo endelevu na laini wa urambazaji kwa roboti.
• Mbinu iliyopendekezwa ilishinda matatizo ya minimum ya ndani na njia nyembamba katika mipangilio mitatu migumu ya vizuizi iliyotumika kwenye chanzo.
• Usampulishaji unaozuiliwa kwenye eneo la mtiririko huzingatia utafutaji katika maeneo yenye mtiririko mkubwa badala ya kusampuli nafasi yote huru.
• Katika ulinganisho wa A*, mbinu iliyopendekezwa ilifikia nyakati za chini za utekelezaji katika mipangilio yote iliyoripotiwa.
• Katika ulinganisho wa RRT*, hasa katika Map 3 changamano, mbinu iliyopendekezwa ilizalisha njia fupi.
• Majaribio ya Pioneer P3-DX yalionyesha kwamba njia iliyokokotolewa inaweza kufuatwa na roboti halisi kwa kosa dogo la ufuatiliaji wa nafasi.
• Uchanganuzi wa Lyapunov hutoa msingi wa kinadharia wa kukaribia lengo chini ya dhana zilizotajwa za uwanja wa shinikizo na nguvu za nje.

Mambo ambayo utafiti haujathibitisha au bado haujathibitisha

• Mbinu haijathibitishwa kwa majaribio katika mazingira ya dynamic yenye vizuizi vinavyosogea.
• Utekelezaji wa sasa unadhania mazingira tuli na hauna modeli wazi ya kutabiri vizuizi vinavyosogea.
• Matokeo yalipatikana kwenye roboti ya uendeshaji wa tofauti ya pande mbili; urambazaji wa pande tatu haujathibitishwa.
• Utendaji huo huo haujathibitishwa kwenye roboti omnidirectional au nonholonomic zilizo changamano zaidi.
• Uratibu usio na migongano katika uwanja wa pamoja wa mtiririko wa roboti nyingi haujaonyeshwa kwa majaribio.
• Jinsi gharama ya awali ya kukokotoa uwanja wa mtiririko inavyopimika katika mazingira makubwa sana au yenye azimio la juu haijajaribiwa kwa kina.
• Matokeo hayaungi mkono dai kwamba mbinu hutoa kila mara njia ya haraka zaidi au fupi zaidi katika kila ramani, kila mpangilio wa kigezo na dhidi ya kila algoriti ya ulinganisho.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Jukwaa la roboti la majaribio

Mnyororo wa mbinu

Mnyororo wa utekelezaji wa utafiti unaweza kufupishwa kama ifuatavyo:

Ramani na vizuizi → uwanja bandia wa shinikizo/mtiririko → kutoa eneo lenye mtiririko mkubwa → usampulishaji katika eneo la mtiririko → grafu ya miunganisho → njia bora inayotegemea gharama → amri ya mwendo wa roboti kutoka kasi ya mtiririko wa eneo → ufuatiliaji wa roboti halisi.

Hali za tatizo la APF

Katika ramani tatu za majaribio, PRM, APF na mbinu iliyopendekezwa zililinganishwa kwa ubora. PRM ilipata shida kuunda miunganisho katika maeneo nyembamba kwa msongamano mdogo wa sampuli; APF ilishindwa katika vizuizi vya minimum ya ndani na korido nyembamba. Mbinu iliyopendekezwa ilizalisha mtiririko endelevu unaofikia lengo katika ramani zote tatu.

Utendaji wa A*

Kulingana na Jedwali 3, nyakati zilizoripotiwa za mbinu iliyopendekezwa ziko takribani kati ya 0,625–0,782 s. Nyakati za A* zilibadilika kati ya 0,898 s na 7,560 s kulingana na ramani na azimio.

Maandishi ya chanzo yanaeleza ubora wa kasi katika ulinganisho wa A* kama mara 2,1–9,7. Hata hivyo, uwiano wa kila thamani ya jedwali hutegemea jinsi ulinganisho unavyolinganishwa; kwa hiyo katika maandishi ya Verianla nyakati ghafi zimehifadhiwa na mgawo wa jumla haukutumika peke yake kama ushahidi wa ubora kamili.

Utendaji wa PRM

Mbinu iliyopendekezwa ilizalisha njia fupi kidogo kuliko matokeo mafupi zaidi ya PRM katika Map 1 na Map 2, huku katika Map 3 PRM ikitoa njia fupi zaidi. Kwa upande mwingine, nyakati za kukokotoa za mbinu iliyopendekezwa kwa ujumla ni chini ya mipangilio ya PRM yenye msongamano mkubwa wa sampuli.

Utendaji wa RRT*

Katika ulinganisho na RRT*, mbinu iliyopendekezwa ilitoa matokeo mazuri na thabiti zaidi kwa urefu wa njia katika mipangilio iliyojaribiwa kwenye chanzo. Hata hivyo, ubora wa muda wa utekelezaji, hasa katika Map 3, hautumiki kwa vigezo vyote.

Matokeo ya ufuatiliaji wa roboti halisi

Katika Kielelezo 7, nafasi za X na Y zinazotakiwa na zilizotokea pamoja na pembe ya mwelekeo wa roboti ya Pioneer P3-DX zililinganishwa kwa muda. Inaonekana kwamba sehemu kubwa ya mikunjo ya X na Y inafunikana, na baada ya mpito mfupi wa mwanzo, kosa hupungua hadi thamani ndogo.

Kulingana na maandishi ya chanzo, makosa ya nafasi kwa kawaida hubaki katika:

\[ |e_x|,\ |e_y|\lesssim0,1\ \text{m} \]

masafa hayo.

Kwa kosa la mwelekeo:

\[ |e_\theta|<1,0\ \text{rad} \]

kime ripotiwa.

Matokeo haya yanaonyesha kwamba roboti ya kimwili iliweza kufuatilia rejea iliyokokotolewa inayotegemea mtiririko. Hata hivyo, kwa kuwa ±1 radian inalingana na takribani digrii 57, utendaji wa mwelekeo unapaswa kutathminiwa tofauti kulingana na mahitaji ya programu; chanzo kinaita hii “kikomo kinachokubalika”.

Gharama ya awali ya kukokotoa na kikomo cha mazingira dynamic

Hasara muhimu ya mbinu ni kwamba uwanja wa kasi ya mtiririko lazima ukokotolewe kabla ya urambazaji kuanza. Kadiri mazingira yanavyokuwa makubwa au azimio linavyoongezeka, gharama hii ya awali ya kukokotoa inaweza kuongezeka.

Zaidi ya hayo, katika utekelezaji wa sasa mazingira yanachukuliwa kuwa tuli. Vizuizi vikisogea, uwanja wa mtiririko lazima usasishwe au ukokotolewe upya. Chanzo kinapendekeza kwamba siku zijazo uwanja wa shinikizo unaotegemea muda ushughulikiwe kwa uhusiano kama:

\[ \frac{\partial p}{\partial t} + \vec{v}_{obstacle}\cdot\nabla p = D\nabla^2p \]

lakini upanuzi huu si sehemu ya matokeo ya majaribio ya sasa.

Mwelekeo wa utafiti wa baadaye

Watafiti wanapanga kupanua mbinu kwa vizuizi vinavyosogea, vikwazo vinavyotegemea muda, mazingira ya pande tatu, malengo mengi, uratibu wa roboti nyingi na kinematiki tofauti za roboti.

Dokezo la Chanzo na Mbinu

Jina kamili la asili la utafiti: A Bio-Inspired Fluid Dynamics Approach for Unified and Efficient Path Planning and Control

Waandishi: Mohammed Baziyad; Raouf Fareh; Tamer Rabie; Ibrahim Kamel; Brahim Brahmi.

Waandishi wanaowasiliana: Raouf Fareh na Brahim Brahmi.

Taasisi: Smart Automation and Communication Technologies Research Center, Research Institute of Sciences and Engineering, University of Sharjah, Falme za Kiarabu; Electrical Engineering Department, University of Sharjah, Falme za Kiarabu; Computer Engineering Department, University of Sharjah, Falme za Kiarabu; Department of Electrical Engineering, King Fahd University of Petroleum & Minerals, Saudi Arabia.

Aina ya chanzo: Makala ya utafiti iliyopitiwa na wataalamu.

Jarida: Actuators.

Mchapishaji: MDPI.

Uchapishaji: 2026, Juzuu 15, Makala 133.

Tarehe ya kuwasilishwa: 14 Januari 2026.

Tarehe ya marekebisho: 9 Februari 2026.

Tarehe ya kukubaliwa: 18 Februari 2026.

Tarehe ya kuchapishwa: 27 Februari 2026.

DOI: 10.3390/act15030133.

Kiungo rasmi:https://doi.org/10.3390/act15030133

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

Ufadhili: Waandishi waliripoti kwamba hawakupokea ufadhili kwa utafiti.

Hali ya maadili: Majaribio yalifanywa kwa roboti zinazohama katika mazingira ya maabara yaliyodhibitiwa; iliripotiwa kwamba hakukuwa na majaribio ya binadamu au wanyama na idhini ya kamati ya maadili haikuhitajika.

Upatikanaji wa data: Imeelezwa kwamba data za majaribio zinaweza kupatikana kutoka kwa mwandishi anayewasiliana kwa ombi linalofaa; data ghafi za trajectory, vipimo vya utendaji na msimbo wa utekelezaji vinaweza kushirikiwa ili kusaidia uthibitishaji wa matokeo.

Taarifa ya matumizi ya akili bandia: Waandishi walieleza kwamba zana za generative AI zilitumika tu kuboresha sarufi na uwazi wa uandishi wa makala; maudhui ya kisayansi, mbinu, majaribio na matokeo yaliundwa na waandishi.

Mgongano wa maslahi: Waandishi waliripoti kwamba hakuna mgongano wa maslahi wala uhusiano wa kifedha/kibinafsi unaoweza kuathiri utafiti kwa njia isiyofaa.

Dokezo kuhusu uthabiti wa nambari ndani ya chanzo

Muhtasari na sehemu ya hitimisho ya chanzo hutoa kwa upana matokeo kwamba mbinu iliyopendekezwa ilikuwa mara 1,5–9,7 haraka zaidi na ilitoa njia fupi kwa %3,6–%29,5 kuliko A*, PRM na RRT*. Hata hivyo, matokeo mahususi katika Majedwali 3–5 yanaonyesha kwamba ubora huu hautumiki kwa michanganyiko yote.

Kwa mfano, katika Jedwali 5 kwa Map 3 na N=25, muda wa utekelezaji wa RRT* ni 0,501 s, huku muda wa mbinu iliyopendekezwa ukiwa 0,611 s. Kwa N=15 pia, RRT* ni 0,547 s na mbinu iliyopendekezwa ni 0,605 s. Kwa hiyo mbinu iliyopendekezwa si haraka zaidi katika ulinganisho huu miwili wa RRT*.

Kwa urefu wa njia, katika Jedwali 3 matokeo mafupi zaidi ya A* kwa Map 2 ni 11,13 m huku matokeo mafupi zaidi ya mbinu iliyopendekezwa yakiwa 11,25 m; katika Map 3 A* ni 9,49 m huku mbinu iliyopendekezwa ikiwa 9,61 m. Katika Jedwali 4 kwa Map 3, PRM hufikia 9,24 m huku matokeo mafupi zaidi ya mbinu iliyopendekezwa yakiwa 9,61 m.

Zaidi ya hayo, maandishi ya chanzo yanasema kwamba katika Map 1, njia iliyopendekezwa ya 10,93 m ni fupi kwa %7,6 kuliko matokeo bora ya A*. Ikilinganishwa moja kwa moja na thamani fupi zaidi ya A* kwenye jedwali, 11,76 m, tofauti ni takribani %7,1. Katika maandishi haya ya Verianla, sentensi ya chanzo haijasahihishwa kimya kimya; badala yake, thamani ghafi za jedwali zimetumiwa na kutofautiana kumeonyeshwa wazi.

Vivyo hivyo, maelezo ya ulinganisho wa APF yanasema kwa ujumla kwamba mbinu iliyopendekezwa hutoa njia fupi, lakini katika thamani ya Map 3 ya Jedwali 2, APF yenye 3,49 hutoa njia fupi kuliko masafa ya 3,56–3,65 ya mbinu iliyopendekezwa.

Kikomo cha tafsiri: Uthibitishaji wa majaribio wa utafiti ni imara kwa kuwa ulitumia roboti halisi ya Pioneer P3-DX; hata hivyo, majaribio yalikuwa katika mazingira yaliyodhibitiwa, tuli na ya pande mbili. Vizuizi vinavyosogea, uundaji wa modeli ya kutokuwa na uhakika, nafasi za usanidi wa vipimo vingi na majaribio halisi ya uwanjani ya roboti nyingi yameachwa kwa kazi za baadaye.

Maudhui ya kisayansi, fomula, thamani za majaribio, ulinganisho na mipaka katika maelezo haya ya Verianla yanategemea utafiti uliokaguliwa. Kutofautiana kwa nambari ndani ya chanzo hakujatatuliwa kwa makadirio wala kubadilishwa na matokeo ya tafiti nyingine.