Удосконалений алгоритм побудови безколiзiйного маршруту для багатоагентних ройових роботизованих систем

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorМарченко, П. А.
dc.contributor.authorПономаренко, С. О.
dc.date.accessioned2025-03-05T12:27:51Z
dc.date.available2025-03-05T12:27:51Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractПостановка проблеми в загальному вигляді . Зазначається, що для підвищення ефективності виконання цільових завдань використовуються групи (зграї) роботів, які називаються мультиагентними системами. Такі системи рухаються в складному середовищі з перешкодами, що вимагає алгоритмізації процесу побудови беззіткнених маршрутів руху роботизованих транспортних засобів для безпечного пересування в просторі. Проведено аналіз існуючих алгоритмів планування маршрутів руху мобільних роботизованих транспортних засобів. Показано, що для вирішення задачі пошуку оптимального маршруту без зіткнення групи (рою) безпілотних літальних апаратів пропонується використовувати спільну матрицю-сітку (граф) простору з перешкодами та планом руху. Аналіз останніх досліджень і публікацій . Для планування маршруту мобільних роботизованих транспортних засобів використовується алгоритм Дейкстри, швидкий випадковий пошук по дереву, пошукові алгоритми побудови маршруту від однієї точки до іншої. Однак вони вирішують завдання планування маршруту для окремих робототехнічних систем у різних сферах діяльності і недостатньо пристосовані до задач групового керування рухомими об’єктами в складному середовищі з перешкодами. Виклад основного матеріалу . Удосконалено алгоритм побудови маршруту мультиагентної системи роботизованих транспортних засобів для забезпечення безконфліктного переміщення агентів у просторі, які виконують спільні завдання у складі груп (роїв). Покращення досягнуто шляхом додавання евристичної функції для оцінки складності переміщення між осередками. Запропоновано побудову безколізійного маршруту за допомогою модифікованого алгоритму з модифікованою функцією евристичної оцінки руху між вершинами графа, який є елементом кубічної комірки. Показано, що основними етапами алгоритму побудови беззіткнювального маршруту зграї БПЛА є: визначення головного елемента (лідера), побудова загальної сіткової матриці (графа) та визначення зайнятості кожної комірки (вершини) залежно від маршруту та часу, формування функції притягання/відштовхування, яка визначає критерій критичної збіжності групи елементів. Висновок . Алгоритм побудови безколізійного маршруту для ройових мультиагентних систем дозволяє утримувати елементи групи в кластері або в складі рою в цілому під час руху в просторі з перешкодами. Запропонований алгоритм базується на підході побудови сіткової матриці (графа), що розбиває простір на комірки. Заповненість кожної комірки визначається залежно від маршруту БПЛА та часу в дорозі. Критерій критичної збіжності елементів групи визначається функцією притягання/відштовхування, а складність переходу до наступної комірки – евристичною функцією оцінки руху між вершинами графа. Перспективи майбутніх досліджень . Подальші дослідження повинні включати удосконалення математичних методів, заснованих на використанні навчання з підкріпленням агентів і моделювання процесів побудови безколізійних маршрутів для мультиагентних систем.
dc.description.abstractotherFormulationoftheproblemingeneral.Itisnotedthattoincreasetheefficiencyofp erformingtargetedtasks,groups(swarms)ofrob ots,calledmulti-agentsystems,areused.Suchsystemsmoveinacomplexenvironmentwithobstacles,whichrequiresalgorithmizati-onofthepro cessofbuildingcollision-freeroutesforthemovementofrob oticvehiclesforsafemovementinspace.Ananalysisofexistingalgorithmsforplanningroutesformobilerob oticvehiclesiscarriedout.Itisshownthattosolvetheproblemoffindingtheoptimalcollision-freerouteforagroup(swarm)ofunmannedaerialvehicles,itisprop osedtouseajointmatrix-grid(graph)ofthespacewithobstaclesandthemovementplan.Analysisofrecentresearchesandpublications.TheDijkstraalgorithm,fastrandomtreesearch,andsearchalgorithmsforbuildingaroutefromonep ointtoanotherareusedtoplantherouteofmobilerob oticvehi-cles.However,theysolvetheproblemsofrouteplanningforindividualrob oticsystemsinvariousfieldsofactivityandarenotwelladaptedtotheproblemsofgroupcontrolofmovingob jectsinacomplexenvironmentwithobstacles.Presentingthemainmaterial.Thealgorithmforconstructingarouteforamulti-agentsystemofrob oticvehicleshasb eenimprovedtoensurecollision-freemovementofagentsinspacep erform-ingcommontasksaspartofgroups(swarms).Theimprovementismadebyaddingaheuristicfunctionfor estimatingthecomplexityofmovementb etweencells.Itisprop osedtobuildacollision-freerouteusingamo difiedalgorithmwithamo difiedfunctionofheuristicevaluati-onofmovementb etweentheverticesofagraph,whichisanelementofacubiccell.Itisshownthatthemainstagesofthealgorithmforconstructingacollision-freerouteforaswarmofunmannedaerialvehiclesare:determi-ningthemainelement(leader),constructingacommongridmatrix(graph)anddeterminingtheo ccupancyofeachcell(vertex)dep endingontherouteandtime,forminganattraction/repulsionfunctionthatdeterminesthecriterionforcriticalconvergenceofgroupelements.Conclusion.Thealgorithmforconstructingacollision-freerouteforswarmingmultiagentsystemsallowsustokeepthegroupelementsinaclusteroraspartoftheswarmasawholewhi-lemovinginaspacewithobstacles.Theprop osedalgorithmisbasedontheapproachofconstructingagridmatrix(graph)thatdividesthespaceintocells.Theo ccupancyofeachcellisdetermineddep endingontheUAV’srouteandtraveltime.Thecriterionforcriticalconvergenceofgroupelementsisdeterminedbytheattraction/repulsionfunction,andthedifficultyofmovingtothenextcellisdeterminedbyaheuristicfunctionforestimatingthemovementb etweentheverticesofthegraph.Thep ersp ectivesoffutureresearches.Furtherresearchshouldincludetheimprovementofmathematicalmetho dsbasedontheuseofreinforcementlearningofagentsandmo delingthepro cessesofbuildingcollision-freeroutesformulti-agentsystems.
dc.format.pagerangeС. 5-12
dc.identifier.citationМарченко, П. А. Удосконалений алгоритм побудови безколiзiйного маршруту для багатоагентних ройових роботизованих систем / Марченко П. А., Пономаренко С. О. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2024. – Вип. 98. – С. 5-12. – Бібліогр.: 23 назви.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2024.98.5-12
dc.identifier.orcid0009-0006-7261-6316
dc.identifier.orcid0000-0001-5512-3778
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/72794
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 98
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.sourceВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 98
dc.subjectмаршрут без зіткнень
dc.subjectбагатоагентні системи
dc.subjectроботизовані транспортні засоби
dc.subjectрій
dc.subjectбезпілотні літальні апарати
dc.subjectматриця сітки
dc.subjectфункція притягування/відштовхування
dc.subjectалгоритм
dc.subjectcollision-freeroute
dc.subjectmulti-agentsystems
dc.subjectrob oticvehicles
dc.subjectswarm
dc.subjectunmannedaerialvehicles
dc.subjectgridmatrix
dc.subjectattraction/repulsionfunction
dc.subjectalgorithm
dc.subject.udc621.391.962
dc.titleУдосконалений алгоритм побудови безколiзiйного маршруту для багатоагентних ройових роботизованих систем
dc.title.alternativeImproved Algorithm for Constructing Collision-Free Route for Multi-Agent Swarm Robotic Systems
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
mos,+_metaradap-2013.pdf
Розмір:
1.01 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 98