נושא הפרוייקט
מספר פרוייקט
מחלקה
שמות סטודנטים
אימייל
שמות מנחים
פיתוח מודל וסיממולציה של אוטונומיה אדפטיבית עבור רובוט המנווט בסביבה דינמית.
A simulation for adaptive autonomoy in robot navigation
תקציר בעיברית
אנחנו רואים כיום יותר ויותר רובוטים אוטונומיים המשתלבים בתחומים שונים בחיי היום-יום שלנו. ישנם רובוטים ביתיים שואבים (IRobot), רובוטים בתעשייה המסוגלים לנהל מחסן ועוד דוגמאות רבות. למרות זאת, בסביבה דינמית (סביבה שיש בה בני אדם או גורמים דינמיים אחרים) לרובוט קשה יותר לנווט ולבצע משימות מכיוון שמפת המקום אותה רואה הרובוט דרך החיישנים שלו משתנה בכל רגע ועל הרובוט להתאים ולשנות את הדרך שלו בהתאם. השאיפה היא שרובוטים יוכלו לנווט בסביבות דינמיות בצורה אוטונומית מוחלטת, אך בגלל המורכבות הגבוהה, ישנן סיטואציות בהן נדרשת התערבות אדם ורמת האוטומציה של הרובוט משתנה. במהלך הפרויקט פיתחנו סימולציה לחקר ביצועי רובוט המנווט את עצמו בסביבה דינמית אל נקודות יעד מוגדרות. פיתחנו סביבת סימולציה בפייתון בה הרובוט מנווט אל עבר 3 יעדים לסירוגין, בדרך הקצרה ביותר. בחנו את ביצועי הרובוט ב-2 סביבות שונות- סביבה עמוסה (מספר גבוה יותר של מכשולים) וסביבה לא עמוסה (מס' נמוך יותר של מכשולים). בנוסף, בחנו את ביצועי הרובוט ב-2 התנהגויות שונות: מנומס ולא מנומס. במצב המנומס הרובוט שומר על מרחק גדול יותר ממכשולים ובמצב הלא מנומס הוא מתקרב יותר למכשולים. עקב מגבלות הסימולציה ועל מנת לדמות את מעבר הרובוט ממצב אוטונומי מוחלט לשליטה ידנית של מפעיל, הרובוט יעצור וימתין כאשר מכשול דינמי יכנס לרדיוס המוגדר (התלוי בהתנהגות הרובוט). הרובוט ימשיך אל היעד כאשר הרדיוס המוגדר מתפנה. בסך הכל ביצועי הרובוט נמדדו ב-4 סביבות שונות- מנומס ועמוס, לא מנומס ולא עמוס, מנומס ולא עמוס, לא מנומס ועמוס. בנוסף, מדדנו פרמטרים שונים המשפיעים על מורכבות הסביבה: מספר המכשולים מכל סוג, מרחק מינימלי ממכשול דינמי, מרחק ממוצע בין מכשולים והזווית הפנויה הגדולה ביותר. בסיום כל סימולציה, מוחזר פלט הכולל את כל הפרמטרים שחישבנו, את מספר העצירות במהלך הסימולציה ואת זמן הסימולציה, בצורת טבלת אקסל. על הפלטים ביצענו חישובים וניתוחים ב-Rstudio ומצאנו מודלים המתארים את ההסתברות שהרובוט יעצור במהלך ביצוע המשימה כאשר הוא מנומס וכשהוא לא. בנוסף, בוצעה בדיקה ע"מ להבין איזה משתנה כניסה משמעותי יותר (התנהגות הרובוט או עומס הסביבה) על ביצועי הרובוט (מדד כמותי-זמן הסימולציה ומדד איכותי- מספר העצירות במהלך הסימולציה). הניתוחים שבוצעו הובילו למסקנה שבמקרים שנבחנו, משתנה הכניסה המשמעותי יותר היה התנהגות הרובוט. רובוט הפועל בצורה מנומסת מגדיל באופן משמעותי את זמן ביצוע המשימה ויוריד את רמת האוטומציה שלו לעיתים תכופות יותר באופן משמעותי. מסקנה נוספת היא שגורמים רבים עשויים להשפיע על התנהגות הרובוט בסביבה דינמית ולכן ניתן להעמיק את המחקר ע"י בדיקה של התנהגויות נוספות של הרובוט (מודלים היברידיים שונים) ובדיקה של סביבות נוספות (שינוי מיקומי מכשולים וכד').
תקציר באנגלית