An Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is a powered pilotless aircraft, which is controlled remotely or autonomously. UAVs are an attractive alternative for many scientific and military organizations. UAVs can perform operations that are considered to be risky or uninhabitable for humans. UAVs are currently employed in many military missions and a number of civilian applications. For accomplishing the UAV's missions, guarantee of survivability should be preceded. The main objective of this study is to suggest a mathematical programming model and a $A^*PS$_PGA (A-star with Post Smoothing_Parallel Genetic Algorithm) for Multiple UAVs's path planning to maximize survivability. A mathematical programming model is composed by using MRPP (Most Reliable Path Problem) and MTSP (Multiple Traveling Salesman Problem). After transforming MRPP into Shortest Path Problem (SPP),$A^*PS$_PGA applies a path planning for multiple UAVs.
One of the important fields for heuristics algorithm is how to balance between Intensificationand Diversification. Ant Colony System(ACS) is a new meta heuristics algorithm to solve hard combinatorial optimization problem. It is a population based approach that uses exploitation of positive feedback as well as greedy search. It was first proposed for tackling the well known Traveling Salesman Problem(TSP). In this paper, we propose Multi Colony Interaction Ant Model that achieves positive negative interaction through elite strategy divided by intensification strategy and diversification strategy to improve the performance of original ACS. And, we apply multi colony interaction ant model by this proposed elite strategy to TSP and compares with original ACS method for the performance.
Path planning is an important task for optimal motion of a robot in structured or unstructured environment. The goal of this paper is to plan the optimal collision-free path in 3D, when a robot is navigated to pick up some tools or to repair some parts from various locations. To accomplish the goal, the Path Coordinator is proposed to have the capabilities of an obstacle avoidance strategy and a traveling salesman problem strategy (TSP). The obstacle avoidance strategy is to plan the shortest collision-free path between each pair of n locations in 2D or in 3D. The TSP strategy is to compute a minimal system cost of a tour that is defined as a closed path navigating each location exactly once. The TSP strategy can be implemented by the Hopfield Network. The obstacle avoidance strategy in 2D can be implemented by the VGraph Algorithm. However, the VGraph Algorithm is not useful in 3D, because it can't compute the global optimality in 3D. Thus, the Path Coordinator is used to solve this problem, having the capabilities of selecting the optimal edges by the modified Genetic Algorithm and computing the optimal nodes along the optimal edges by the Recursive Compensation Algorithm.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.19
no.10
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pp.66-76
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2002
Automated welding and soldering are an important manufacturing issue in order to lower the cost, increase the quality, and avoid labor problems. An off-line programming, OLP, is one of the powerful methods to solve this kind of diversity problem. Unless an OLP system is ready for the path optimization in welding and soldering, the waste of time and cost is unavoidable due to inefficient paths in welding and soldering processes. Therefore, this study attempts to obtain path optimization using a genetic algorithm based on artificial intelligences. The problem of welding path optimization is defined as a conventional TSP (traveling salesman problem), but still paths have to go through welding lines. An improved genetic algorithm was suggested and the problem was formulated as a TSP problem considering the both end points of each welding line read from database files, and then the transit problem of welding line was solved using the improved suggested genetic algorithm.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.33
no.2
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pp.201-212
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2007
Genetic algorithms (GAs) are very useful methods for global search and have been applied to various optimization problems. They have two kinds of important search mechanisms, crossover and mutation. Because the performance of GAs depends on these operators, a large number of operators have been developed for improving the performance of GAs. Especially, many researchers have been more interested in a crossover operator than a mutation operator. The reason is that a crossover operator is a main search operator in GAs and it has a more effect on the search performance. So, we also focus on a crossover operator. In this paper we first investigate the drawback of various crossovers, especially subtour-based crossovers and then introduce a new crossover operator to avoid such drawback and to increase efficiency. Also we compare it with several crossover operators for symmetric traveling salesman problem (STSP) for showing the performance of the proposed crossover. Finally, we introduce an efficient simple hybrid genetic algorithm using the proposed operator and then the quality and efficiency of the obtained results are discussed.
The linear system Ax = b will have (i) no solution, (ii) only one non-trivial (trivial) solution, or (iii) infinity of solutions. Our focus will be on cases (ii) and (iii). The mathematical models of many real-world problems give rise to (a) ill-conditioned linear systems, (b) singular linear systems (A is singular with all its linearly independent rows are sufficiently linearly independent), or (c) ill-conditioned singular linear systems (A is singular with some or all of its strictly linearly independent rows are near-linearly dependent). This article highlights the scope and need of a randomized algorithm for ill-conditioned/singular systems when a reasonably narrow domain of a solution vector is specified. Further, it stresses that with the increasing computing power, the importance of randomized algorithms is also increasing. It also points out that, for many optimization linear/nonlinear problems, randomized algorithms are increasingly dominating the deterministic approaches and, for some problems such as the traveling salesman problem, randomized algorithms are the only alternatives.
As the TSP(Traveling Salesman Problem) belongs to the class of NP-complete problems, various techniques are required for finding optimum or near optimum solution to the TSP. This paper designs a distributed genetic algorithm in order to reduce the execution time and obtain more near optimal using multi-slave model for the TSP. Especially, distributed genetic algorithms with multiple populations are difficult to configure because they are controlled by many parameters that affect their efficiency and accuracy. Among other things, one must decide the number and the size of the populations (demes), the rate of migration, the frequency of migrations, and the destination of the migrants. In this paper, I develop random dynamic migration rate that controls the size and the frequency of migrations. In addition to this, I design new migration policy that selects the destination of the migrants among the slaves
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.8
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pp.788-793
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2015
This paper proposes a path planning algorithm to reduce the inspection time of AOI (Automatic Optical Inspection) machines for SMT (Surface Mount Technology) in-line system. Since the field-of-view of the camera attached at the machine is much less than the entire inspection region of board, the inspection region should be clustered to many groups. The image acquisition time depends on the number of groups, and camera moving time depends on the sequence of visiting the groups. The acquired image is processed while the camera moves to the next position, but it may be delayed if the group includes many components to be inspected. The inspection delay has influence on the overall job time of the machine. In this paper, we newly considers the inspection delay time for path planning of the inspection machine. The unified approach using genetic algorithm is applied to generates the groups and visiting sequence simultaneously. The chromosome, crossover operator, and mutation operator is proposed to develop the genetic algorithm. The experimental results are presented to verify the usefulness of the proposed method.
In this paper, a minimum time path planning strategy is proposed for multi points manufacturing problems in drilling/spot welding tasks. By optimizing the travelling schedule of the set points and the detailed transfer path between points, the minimum time manufacturing task is realized under fully utilizing the dynamic performance of robotic manipulator. According to the start-stop movement in drilling/spot welding task, the path planning problem can be converted into a traveling salesman problem (TSP) and a series of point to point minimum time transfer path planning problems. Cubic Hermite interpolation polynomial is used to parameterize the transfer path and then the path parameters are optimized to obtain minimum point to point transfer time. A new TSP with minimum time index is constructed by using point-point transfer time as the TSP parameter. The classical genetic algorithm (GA) is applied to obtain the optimal travelling schedule. Several minimum time drilling tasks of a 3-DOF robotic manipulator are used as examples to demonstrate the effectiveness of the proposed approach.
The automated assignment of multiple tasks to executing agents is a key problem in the area of multi-agent systems. In many domains, significant savings can be achieved by reallocating tasks among agents with different costs for handling tasks. The automation of task reallocation among self-interested agents requires that the individual agents use a common negotiation protocol that prescribes how they have to interact in order to come to an agreement on "who does what". In this paper, we introduce the multi-agent Traveling Salesman Problem(TSP) as an example of task reallocation problem, and suggest the Vickery auction as an interagent negotiation protocol for solving this problem. In general, auction-based protocols show several advantageous features: they are easily implementable, they enforce an efficient assignment process, and they guarantce an agreement even in scenarios in which the agents possess only very little domain-specific Knowledge. Furthermore Vickrey auctions have the additional advantage that each interested agent bids only once and that the dominant strategy is to bid one′s true valuation. In order to apply this market-based protocol into task reallocation among self-interested agents, we define the profit of each agent, the goal of negotiation, tasks to be traded out through auctions, the bidding strategy, and the sequence of auctions. Through several experiments with sample multi-agent TSPs, we show that the task allocation can improve monotonically at each step and then finally an optimal task allocation can be found with this protocol.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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