Delaune و Smith در سال ۱۹۸۵علت کاهش اسیدیته را آشفتگی ایجاد شده در اثر لایروبی در رسوبات بی‌هوازی و تبدیل ترکیبات سولفیدی به سولفات و در نتیجه اسیدی شدن محیط دانستند.
Maddock و همکارانش در سال ۲۰۰۷ نشان دادند که در صورت کم بودن ظرفیت بافری محیط بعد از گذشت ۵ ساعت از انجام عملیات لایروبی، اسیدیته از ۵/۷ به ۵/۴ می‌رسد. در صورتی که نمونه‌های آب لب شور که دارای ظرفیت بافری بیشتری بودند کاهش زیادی نشان ندادند.
Iwuoha و Osuji در سال ۲۰۱۲ کاهش اسیدیته‌ آب را در هنگام لایروبی نشان داده‌اند. آن‌ها علت را در اکسیداسیون پیریت دانستند. هم چنین در نتایج خود افزایش % ۵۰-۲۵ کدورت را در هنگام انجام این عملیات بیان کرده‌اندنتایج .آن‌ها به دنبال تغییرات ایجاد شده افزایش در مقدار هدایت الکتریکی،BOD و COD را نشان داده‌اند، که این تغییرات با گذشت زمان بعد از متوقف شدن لایروبی رو به بهبود رفته است.
آزمایشات انجام شده در بررسی حاضر افزایش کدورت را از مقدار۹۵/۱۹NTU در زمان قبل از لایروبی به مقدار ۱/۲۵۳ در هنگام لایروبی نشان می‌دهد. ایجاد آشفتگی در بستر سبب تعلیق مجدد رسوبات و افزایش مواد جامد و کلوئیدی در ستون آب می‌‌گردد. گرچه نوع لایروب در کاهش این فاکتور تأثیر زیادی دارد ولی در تمامی پروژه‌های لایروبی بسته به موقعیت مکانی و زمان انجام آن درجاتی از کدورت مشاهده می‌گردد. این افزایش در کدورت برای عملیات لایروبی به خوبی توسط پژوهشگران بیان شده‌ است. ( Nightingail et ai 2001; Ohimain et al., 2008; Environmental Solutions LTD,2002).

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

دراین مطالعه مقدار نوترینت‌ها، برای نیترات از ۰۱/۰ قبل از لایروبی به بیشترین مقدار خود در هنگام لایروبی یعنی۰۸/۰ رسیده ‌است. و فسفات از ۱/۰ به بیشترین مقدار خود یعنی ۳۳/۰ در هنگام لایروبی رسیده است. Zhang و همکارانش در سال ۲۰۱۰ افزایش نوترینت‌ها در اثر لایروبی را این گونه توجیه کرده است که رسوبات منبع بسیاری از مواد به ویژه نوترینت‌ها می‌باشند و آشفتگی ایجاد شده در این محیط سبب رها شدن این مواد در ستون آب می‌گردد. این محققین کاهش در مقدار اسیدیته را نیز به علت همبستگی که در آنالیزها نشان داده‌اند دلیل دیگری برای افزایش نیترات و فسفات دانسته‌اند. قابل ذکر است که در مطالعه حاضر نیز بین مقدار فسفات با اسیدیته وجود داشته‌ است. Otokunefor and Obiukwu در سال ۲۰۰۵ افزایش غلظت نیترات و فسفات را در فصل بارانی نسبت به فصل خشک مورد تأیید قرار دادند. وبا توجه به اینکه عمل نمونه برداری بررسی حاضر برای مراحل در هنگام لایروبی و سه مرحله بعد از آن در فصل بارندگی انجام گردید، طغیان^[۳۶] رودخانه‌ها و افزایش فعالیت‌های کشاورزی در این فصل می‌تواند از دیگر دلایل این افزایش باشد.
۵-۲ شاخص کیفیت آب^[۳۷]
در بررسی این شاخص تأثیر متغیرهای محیطی دما، اسیدیته، اکسیژن محلول،TDS، کدورت و تقاضای اکسیژن شیمیایی مورد ارزیابی کمی قرار گرفتند. کیفیت آب منطقه مورد بررسی در این مطالعه طبق
جدول(۳-۲) که کیفیت آب را به شکل عددی رده‌بندی می‌کند، دارای کیفیت بسیار بد بوده است. و در مراحل بعد از لایروبی رو به بهبود داشته است. این در صورتیست که قبل از لایروبی و ایستگاه شاهد هر
دو کیفیت قابل قبول و متوسطی را برای آب منطقه ارائه می‌دهند. همه‌ی این نتایج با توجه به کاهش اکسیژن محلول در اثر لایروبی و به دنبال آن افزایش تقاضای اکسیژن شیمیایی^[۳۸] و تقاضای اکسیژن بیولوژیکی^[۳۹] و همچنین افزایش کدورت آب قابل توجیه می باشد. در جدول(۵-۱) نیز برخی از فاکتورهای محیطی و مواد مغذی و هم‌چنین غلظت فلزات سنگین اعلام شده در استاندارد کشورهای مختلف عدم اختلال شدید در ارزیابی حاضر را تأیید می‌کند. گرچه در هنگام لایروبی افزایش در غلظت‌ فلزات و دیگر فاکتورها نسبت به قبل از لایروبی کاملا قابل مشاهده می‌باشد، ولی این افزایش در بسیاری از فاکتورها از مقدار استاندارد بیشتر نیست و در بعضی از فلزات مانند کادمیم و سرب که از حد مجاز برای موجودات بالاتر رفته است با گذشت زمان حدود یک ماه به غلظت استاندارد رسیده است.
در این مطالعه مقدار BOD در هنگام لایروبی به بالاتر از ۲۰ رسیده است. ولی با گذشت زمان این مقدار رو به کاهش تا ۴/۲ داشته است. علاوه بر لایروبی شروع فصل کشاورزی، افزایش موجودات متقاضی اکسیژن در آب و تخلیه احتمالی فاضلاب‌های شهری و صنعتی می‌تواند دلیل مصرف اکسیژن و بالا رفتن این عدد باشد.

الگوریتم SVPWM برای اینورتر سه سطحی بر پایه اصل تعادل سازی ولت دوم (volt-second) می باشد؛ که توسط ولتاژ مرجع و دوره نمونه گیری برابر با مجموع ولتاژ ضرب در فاصله زمانی انتخاب شده فضای برداری، تولیید می شود. در اینورتر NPC ، بردار مرجع ، می تواند با بهره گرفتن از سه نزدیکترین بردار ساکن، ترکیب شود. برای نمونه ، وقتی که همانطور که در شکل(۳-۲۴) نشان داده شده است؛ در ناحیه ۲ از بخش ۱، می افتد؛ سه نزدیکترین بردار ، می باشند؛ که از آن:

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

که در آن ، و به ترتیب زمان ساکن برای می باشند. جدول(۲-۳) شامل زمان ساکن هر کدام از ۷ بخش دنباله سوئیچینگ برای اینورتر NPC سه سطحی حتی به منظور حذف هارمونیک می باشد.
در این مدل ، یک جدول با ۳ ورودی(شماره بخش، شماره ناحیه و شماره قسمت) استفاده شده است. به عنوان یک مثال، جدول(۳-۳) حالت های شاخه ها ، وقتی که در بخش ۲ می باشد؛ نشان داده شده است.
جدول۳-۳: زمان ساکن هر قسمت برای اینورتر NPC سه فاز

جدول۳-۴: حالت های فازها در بخش ۲
فصل چهارم:سیستم خورشیدی

• • 1. 1. تحلیل و عملکرد سلول خورشیدی

          1. 1. معرفی انرژی خورشیدی و چگونگی تولید آن

           

           

     

     

خورشید عامل و منشا انرژی های گوناگونی است که در طبیعت موجود می باشد، از جمله سوخت های فسیلی که در اعماق زمین ذخیره شده اند ، انرژِی آبشارها ، بادها، رشد و نمو گیاهان که حیوانات و انسان ها برای رشد خود از آنها استفاده می کنند. کلیه مواد آلی که قابل تبدیل به انرژی مکانیکی و حرارتی هستند ، امواج دریاها و قدرت جزرو مد دریاها که بر اساس جاذبه و حرکت زمین به دور خورشید و ماه حاصل می شود ، همگی نمادهایی از انرژی خورشیدی هستند خورشید در یکی از شاخه های حلزونی از کهکشان راه شیری قرار گرفته است و این مطلب به اثبات رسیده که در نزدیکی خورشید ، تحت دما و فشار بسیار زیاد ، هر چهار هسته هیدروژن به وسیله واکنش گرمایی هسته ای فیوژن به یک هسته هلیم تبدیل شده که در طی این واکنش انرژی عظیمی آزاد می شود . انرژی حاصل از فیوژن به شکل امواج الکترومغناطیسی بوده و در حول و حوش طیف مرئی به فضا تابیده می شود و طیف تابش انرژی خورشید تقریبا شبیه به طیف جسم سیاه بوده و دمای آن در حدود ۵۴۷۰ درجه سانتی گراد است .
همانطور که گفته شد ، انرژی خورشیدی نتیجه فرایند پیوسته هم جوشی هسته ای در خورشید است که توان تابشی آن ، در مدار میانگین کرده کره زمین از شدتی برابر با kw/m2 1/3 برخوردار است و با در نظر گرفتن محیط ۴۰۰ هزار کیلومتری زمین ، توانی در حدودtw 17400 به سطح زمین می رسد و کارشناسان انرژی بر این باورند که میزان انرژی که زمین در مدت یک ساعت از خورشید دریافت می کند از کل مصرف انرژی جهان در طول یک سال در دوران فعلی بیشتر است .
در مورد پیدایش خورشید فرضیه ای که بیشتر مورد قبول است ، این مطلب می باشد که منشا انرژی خورشید توده های ابری شکل گازهائی هستند که بخش اصلی آن را هیدروژن تشکیل داده و در اثر نیروی جاذبه مرکزی ذرات هیدروژن روی هم متراکم شده و در اثر تراکم و افزایش بیش از حد فشار و دما ، تحولات هسته ای پدید آمده و حاصل آن آزاد شدن منبع عظیم انرژی می باشد ، بدین صورت که در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید در اثر واکنش های هسته ای تبدیل به انرژی می شود که این مقدار در برابر کل جرم خورشید که معادل ۱۰۲۶ * ۲/۲ میلیارد تن می باشد بسیار ناچیز است .]۱۲[

• • 1. 1. تاریخچه استفاده از انرژی خورشیدی

     

     

انرژی خورشیدی در طول تاریخ همواره مورد استفاده بشر به گونه های مختلف قرار داشته است . انسان اولیه غارنشین با ایجاد دریچه هایی در برابرنور خورشید ، از آن برای گرمایش بهره می گرفت و از پرتوهای خورشید به عنوان وسیله ای برای آتش افروختن و جوشاندن آب از طریق انعکاس و تمرکز کردن نور استفاده می کرد .
در قرن ۱۸ ناتودای فرانسوی اولین کوره خورشیدی که از ۳۶۰ قطعه آینه تخت تشکیل شده بود را ساخت که توانایی ذوب آهن ، مس و سایر فلزات را داشت و در تکمیل طرح فوق لاوازیه کوره ای ساخت که تا درجه حرارت ۱۷۱۰ درجه سانتی گراد حرارت تولید می کرد . در این کوره یک عدسی ۱۳۲ سانتی متری و یک عدسی ۲۰ سانتی متری به کار رفته بود و رسیدن به این درجه حرارت تا ۱۰۰ سال بی رقیب ماند. در قسمت پایین تصویری از کوره لاوازیه مشاهده می شود .
در سال ۱۸۸۰ اولین کلکتور تخت خورشیدی به وسیله چارلز تلی ساخته شد و در همان سال ها اولین دستگاه آب شیرین کن خورشیدی که در روزهای آفتابی تا ۲۰ هزار لیتر آب را تبدیل به آب مقطر می کرد ، ساخته شد . در ابتدای قرن ۲۰ یک مهندس مبتکر با بهره گرفتن از کلکتورهای مسطح خورشیدی به مساحت ۱۲۰۰ فوت مربع یک موتور ۵/۳ اسب بخار را بکار انداخت . استفاده مستقیم از انرژی خورشید در تولید الکتریسیته اولین بار با کشف فتوولتائیک به وقوع پیوست.]۱۵[

• • 1. 1. مزایا و معایب انرژی خورشیدی

     

     

انرژی خورشیدی به عنوان یک انرژی تجدید پذیر و پاک مزایای بسیار زیادی دارد که برخی از آنها عبارت است از :

1. 1. انرژی خورشیدی از انواع انرژی های تجدید پذیر است که در مقایسه با انرژی حاصل از سوخت های فسیلی پایان ناپذیر می باشد.

1. 1. انرژی خورشیدی یکی از پاکترین انرژی های شناخته شده است که با طبیعت و محیط زیست سازگار بوده و باعث آلودگی طبیعت و محیط زیست نمی شود.

1. 1. این موهبت الهی به صورت رایگان در اختیار بشر قرار گرفته است.

1. 1. استفاده از این انرژی باعث کاهش مصرف سوخت های فسیلی و ذخیره شدن آنها برای نسل های آینده می شود و می توان با پیشرفت تکنولوژی پتروشیمی از سوخت های فسیلی ترکیبات با ارزش تری ساخت.

1. 1. کاربرد انرژی خورشیدی در آینده باعث بی نیازی کشور ها به منابع انرژی خارجی و تکنولوژی وابسته به آن می گردد.

1. 1. استفاده از انرژی خورشیدی باعث بوجود آمدن صنایع و مشاغل جدید می شود که خود به عنوان یک عامل مهم کار آفرینی شناخته می شود.

1. 1. نگهداری و بهره برداری از تکنولوژی های خورشیدی بسیار ساده می باشد .

1. 1. توانایی ذخیره سازی انرژی خورشیدی در ساعات تاریک شب.

1. عدم نیاز به شبکه سراسری.

۲ـ۸ خواص رزین­های اپوکسی

ساختار شیمیایی رزین­های اپوکسی طوری است که آن­ها را در مقابل مواد شیمیایی مقاوم می­ کند. رزین­های اپوکسی چسبندگی بسیار خوبی به طیف وسیعی از مواد دارند (بن صالح و همکاران، ۲۰۱۴). هم­چنین ابعاد قالب خود را به خوبی حفظ می­ کنند (زردان و همکاران، ۱۳۸۸). پس از پخت دارای استحکام هستند و در مقابل سایش و حرارت­های بالا مقاومت خوبی نشان می­ دهند (هور و همکاران^[۴۳]، ۱۳۹۲). علاوه بر این، اپوکسی­ها دارای ویژگی­های زیر هستند:
مقاومت در برابر حلال­ها، رطوبت و مواد شیمیایی (شکرالهی و همکاران^[۴۴]، ۱۳۹۲)،
چسبندگی خوب به بستر های مختلف (هور و همکاران، ۱۳۹۲؛ بالاسوبرامانیا و ناتاراجان^[۴۵]، ۲۰۱۴)،
خواص برجسته مکانیکی مانند استحکام کششی، فشاری و خمشی بسیار بالا (ران و همکاران^[۴۶]، ۲۰۱۴)،
پایین بودن جمع­شدگی پخت (خسروی و موسی^[۴۷]، ۲۰۱۰؛ ران و همکاران، ۲۰۱۴؛ سوزان و ریس^[۴۸]، ۲۰۱۳؛ لو و همکاران^[۴۹]، ۲۰۱۰)،
مقاومت به خوردگی (سوزان و ریس، ۲۰۱۳؛ لو و همکاران، ۲۰۱۰)،
مقاومت به خزش (کینلوچ و همکاران، ۲۰۱۴)،
عایق عالی الکتریسیته (سیگلا و چاولا^[۵۰]، ۲۰۱۳)،
دوام بالا در پیری و شرایط سخت محیطی (شکوه فر و عرب^[۵۱]، ۱۳۹۲؛ هور و همکاران، ۱۳۹۲)،
قابلیت پخت در دماهای مختلف (چوبدار^[۵۲]، ۱۳۹۳)،
مقاومت خستگی ممتاز (چوبدار، ۱۳۹۳)،
بی بو و بی­مزه (چوبدار، ۱۳۹۳)،
پایداری ابعادی (چن و همکاران، ۲۰۱۳).

۲ـ۹ کاربرد رزین اپوکسی

رزین­های اپوکسی در کاربردهای مختلفی از قبیل پوشش سطح، روکش­دهی، ابزارسازی و کامپوزیت­ها استفاده می­شوند (ران و همکاران، ۲۰۱۴؛ لو و همکاران، ۲۰۱۰). در صنایع نظامی(غلاف و پوشش موشک­ها) و صنایع خودروسازی رزین­ها کاربرد دارند (حسامی و همکاران^[۵۳]، ۱۳۹۲). ساخت قالب با ابعاد بزرگ، ساخت قطعات ریخته­گری ماشینی، ساخت قالب­های مقاوم در برابر حرارت، صنایع چسب، مصارف خانگی و دریایی از کاربردهای متعدد این رزین هستند. چند لایه­ های رزین اپوکسی از اهمیت فوق­العاده­ای در صنایع هواپیماسازی برخوردارند (چوبدار، ۱۳۹۳).
صنایع هوافضا نیز از دیگر زمینه ­های استفاده رزین اپوکسی است (ساختمانیان و بهزادی، ۱۳۸۵). هم­چنین به کاربرد در صنایع بسته­بندی و ورزشی می­توان اشاره نمود (شکوه فر و عرب، ۱۳۹۲). بسیاری از قطعات ساختاری از جنس الیاف کربن و رزین اپوکسی جایگزین آلیاژهای فلزی مرسوم شده و نتایج مطلوبی داشته اند. هم­چنین از این رزین به همراه الیاف آرامید در ساخت موتور راکت و کپسول­های تحت فشار به روش رشته­پیچی استفاده می­ شود. علاوه بر این رزین­های اپوکسی به طور وسیعی به همراه الیاف و ساختارهای لانه زنبوری برای ساخت ملخ بال­گرد استفاده می­گردد. رزین­های اپوکسی تقویت شده با الیاف کربن و آرامید در ساخت قایق­هایی که ضمن حفظ وزن، برای استفاده بیشتر از فضا و در استحکام مورد نظر، به جای پلی­استر­ـ­شیشه کاربرد دارد. هم­چنین کامپوزیت­های آرامیدـ اپوکسی برای جایگزین فولاد در کلاه­خودهای­جنگی استفاده می­شوند (چوبدار، ۱۳۹۳).

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

فصل سوم :مواد و روش­ها

۳ـ۱ مقدمه

در مرحله آزمایشگاهی برای تولید نمونه، سعی شده که آزمایشات با چند نوع متفاوت از مواد تهیه شده انجام گیرد.

۳ـ ۲ مواد

اپوکسی ۸۲۸ (گرانروی P^[54]150-110 در دمای محیط و خصوصیت فیزیکی مایع روان و شفاف) تولید شرکت Shell تهیه شده از بازار تهران، اپوکسی EPOLAM 2040 RESIN (چگالی g/cm³ ۱۶/۱ در دمای محیط و به شکل مایع سیال و شفاف به رنگ کهربایی) ساخت شرکت Axson سفارش شده از آمریکا و عامل پخت آمینی EPOLAM 2047 HARDNER (چگالی g/cm³ ۹۴/ ۰ در دمای محیط و به صورت مایع روان وکهربایی رنگ) ساخت شرکت Axson سفارش شده از آمریکا، عامل پخت انیدریدی با نام فتالیک­انیدرید با وزن مولکولی g/mol 1/148، جامد و سفید رنگ تهیه شده از شرکت کیان شیمی مشهد، شتاب­دهنده آمینی دی­متیل­آمینوبنزیل BDMA^[55] (به صورت محلول و مولاریته mol/L 21/135) تهیه شده از بازار تهران، نرم­کننده دی­اکتیل­فتالات DOP^[56] (وزن مولکولی g/mol 57/390 و فرمول شیمیایی C₂₄H₃₈O₄) تهیه شده از بازارتهران، در این طرح استفاده شدند.

۳ـ۳ روش کار

برای تهیه نمونه­ها یا از یک نوع اپوکسی و یا مخلوطی از دو نوع اپوکسی به نسبت مساوی استفاده گردیده است. نسبت وزن رزین به وزن عامل سخت کننده ۳ به ۱ و نسبت وزن رزین به وزن شتاب­دهنده ۱۰۰ به ۱ در نظر گرفته شد، میزان نرم­کننده در جدول (۳ـ۱) مشخص گردیده است. پس از افزودن مواد به یکدیگر،
ظرف محتوی مواد درون حمام آب گرم قرار داده و محلول همزده شد که نمونه­ها و مشخصات آن­ها در جدول (۳-­۱)­­ آورده شده است. هم­چنین نمونه­های دارای هر دو نوع عامل پخت به نسبت مساوی از هر کدام استفاده شده است. مقدار نرم­کننده بر اساس قسمت در ۱۰۰ قسمت رزین اپوکسی(phr)^[57] می­باشد.
جدول (۳ـ۱) مشخصات نمونه­های تهیه شده.

انسانی غیرقابل پیش ­بینی حرکت کرده است. ربات­های امروزی می­بایست در محیط­های ساخت­نیافته و پویا فعالیت کنند. ربات­ها به طور گسترده در منازل، اداره­ها، بیمارستان­ها، امدادرسانی در نواحی خطرناک یا غیرقابل دسترس، یاری­رسانی به افراد معلول، تولید و مونتاژ و بسته­بندی، حمل و نقل، اکتشافات زمینی و فضایی، جنگ افزارها و تحقیقات آزمایشگاهی به کار می­روند.
تعاریف اولیه در رباتیک
یک تعریف ساده از ربات می ­تواند این باشد: مکانیزمی که قادر به حس و درک محیط پیرامون و حرکت و واکنش باشد. در تعریفی دقیق­تر و جزیی­تر می­توان ربات را مجموعه ­ای از زیر سامانه­های ادوات حسگری، واحد تصمیم ­گیری، کنترل­ کننده، محرک­ها، بازوهای مکانیکی و منابع تغذیه دانست [۲]. برای ناوبری ربات­­­های متحرک ممکن است از حسگرهای مختلف استفاده شود که لزوماً از یک نوع نیستند. بعضی از حسگرها اطلاعات یکدیگر را تکمیل و برخی دیگر، اطلاعات یکدیگر را تصحیح می­نمایند. ربات از حسگرهای با محرک خارجی مانند دوربین، حسگر فراصوت یا مادون­قرمز برای مشاهده­ حالت محیط استفاده می­ کند؛ و از حسگرهایی با محرک داخلی مانند قطب­نما یا رمزگذارمحور^[۳] (بر روی چرخ­ها) برای مشاهده­ موقعیت، سرعت و شتاب پیوندها و مفاصل مختلف خود بهره می­گیرد. اطلاعات به دست آمده از حسگرها به منظور ترکیب و تفسیر به واحد تصمیم ­گیری ارسال می­شوند، که مغز ربات تلقی می­ شود و مهمترین نقش را در برنامه­ ریزی­های ربات ایفا می­ کند. پس از تحلیل داده ­های حسگرها و اخذ تصمیم، فرمان مناسب به کنترل­ کننده ارسال می­ شود. وظیفه­ی کنترل­ کننده تولید سیگنال­های لازم جهت درایو محرک­ها می­باشد. محرک­ها، سیگنال­های دریافتی از کنترل­ کننده را به حرکت تبدیل می­نمایند. بازوهای مکانیکی مانند بازوهای رباتیک یا محور چرخ­ها مجموعه ­ای از پیوندها هستند که توسط مفاصل به هم متصل شده ­اند و توانایی تاثیرگذاری در محیط را دارند (حرکت دادن یا گرفتن اجسام). منابع تغذیه سامانه­های قدرتی می­باشند که برای تولید و تنظیم انرژی مورد نیاز محرک­ها و درایورها به کار می­روند.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

چالش­های ناوبری خودمختار
به رغم پیشرفت­های قابل توجه در زمینه رباتیک خودمختار در سال­های اخیر هنوز تعدادی مسایل حل نشده باقی مانده است. اکثر مشکلات از طبیعت محیط­های ساخت­نیافته­ی دنیای واقعی و عدم قطعیت­های وسیع ذاتی آنها سرچشمه می­گیرند [۱]. اولاً دانش پیشین درباره محیط معمولاً ناقص، غیرقطعی و تقریبی است. برای مثال در نقشه‌هایی که ربات از محیطش می­سازد معمولاً برخی جزییات و مشخصه­های موقتی حذف می­شوند، روابط مکانی میان اشیا ممکن است از زمانیکه نقشه ساخته شده است تغییر کرده باشند و اطلاعات متریک شاید غیر دقیق و ناصحیح باشند. دوماً اطلاعات ادراکی به دست آمده معمولاً غیر قابل اطمینان هستند. گستره محدود، ترکیب شده با اثر مشخصه­های مکانی (مانند انسداد) و شرایط نابسامان مشاهدات (مانند روشنایی ضعیف)، منجر به اطلاعات نویزی و غیر دقیق می­شوند؛ و خطاهای موجود در فرایند تفسیر اندازه ­گیری­ها ممکن است منجر به باورهای ناصحیح شوند. سوماً محیط­های دنیای واقعی معمولاً دارای دینامیک پیچیده و غیر قابل پیش ­بینی می­باشند: اشیا می­توانند حرکت کنند، سایر عوامل می­توانند محیط را تغییر دهند و مشخصه­های نسبتاً پایدار ممکن است با زمان تغییر کنند (مانند تغییرات فصلی). نهایتاً اثر عمل­های کنترلی کاملاً قابل اعتماد نیستند: چرخ­ها ممکن است سر بخورند، و یک گیرنده ممکن است شیئ را رها کند.
از لحاظ لغوی عدم قطعیت مشخصه­ی اطلاعات نیست بلکه مشخصه­ی عامل است. یک عامل ممکن است در مورد وجود شیئ، مقدار یک مشخصه، صحت یک پیش­فرض یا انجام عملی نامطمئن باشد. با این وجود بسیار معمول است که از اطلاعات غیرقطعی صحبت کنیم. رباتی را در نظر بگیرید که قصد دارد جعبه ای را بگیرد؛ این عمل نیازمند اطلاع از موقعیت جعبه با حد زیادی از دقت می­باشد- چقدر “زیاد” به مکانیزم گیرنده‌ی ربات بستگی دارد. مثال­هایی از حالت‌های ممکن اطلاعات غیر‌قطعی می­توانند به صورت زیر باشند:
“جعبه روی میز است": برای انجام عمل بسیار ضعیف است چون موقعیت یکتایی به دست نمی‌دهد.
“جعبه حدوداً در وسط میز است": مبهم است چون موقعیتی واضح به‌دست نمی‌دهد.
“جعبه دیروز در مختصات (۱و۳) دیده شد": غیر قابل اطمینان است چون جعبه ممکن است دیگر آنجا نباشد.
همه این حالات می توانند غیرقطعی در نظر گرفته شوند چون عامل را در حالت عدم اطمینان از موقعیت واقعی جعبه قرار می­ دهند. توجه شود که غیرقطعی در نظر گرفتن یک اطلاع ممکن است به آن عمل مشخص بستگی داشته باشد مثل حالت (۱)، یا به منبع اطلاع مانند حالت (۳).
روش­های حل مساله­ی ناوبری ربات
سه نگرش کلی برای هدایت ربات وجود دارد: الگوریتم­های سلسله مراتبی^[۴] یا طرح مسیر سراسری^[۵]، الگوریتم­های واکنشی^[۶] یا مبتنی بر رفتار^[۷] یا طرح مسیر محلی^[۸] و الگوریتم­های ترکیبی^[۹] [۳]. الگوریتم­های اولیه­ ناوبری ربات در محیط­هایی کاملاً شناخته­شده، که ربات اطلاعات کاملی در مورد موانع و شکل هندسی آنها در دست داشت، توسعه یافتند. لذا در این حالت، ربات در زمان غیر حقیقی تصمیم­های لازم را جهت رسیدن به هدف و برخورد نکردن با موانع اتخاذ کرده و سپس به سمت هدف حرکت می­ کند. در این الگوریتم­ها مطلوب، یافتن مسیری بهینه بین نقطه شروع اولیه و هدف در مرحله طراحی و سپس هدایت ربات در آن مسیر در مرحله اجرا می­باشد. اینگونه روش­های طرح مسیر سراسری تا هدف تنها جهت تعیین مسیر به صورت غیر­لحظه­ای مناسبند و برای پرهیز از مانع به صورت بلادرنگ، که یکی از موضوعات مهم در محیط­های پویا می­باشد، کافی به نظر نمی­رسند. اگر یک مانع متحرک ظاهر شود مسیر می­بایست تغییر کند، یعنی دوباره محاسبه شود که ممکن است زمان زیادی نسبت به حرکت مانع بگیرد. بنابراین رفتار ربات به اندازه کافی واکنشی نیست. دنبال کردن مسیری از پیش محاسبه شده راهی مؤثر برای رساندن ربات به موقعیت هدف است اگر دو شرط برقرار باشند: فرضیات به کار رفته هنگام محاسبه­ی مسیر هنوز در زمان اجرا معتبر باشند (برای مثال محیط به طور صحیح مدل شده باشد و بعد از آن تغییر نکرده باشد)؛ ربات قادر باشد به طور قابل اطمینانی موقعیت خود را نسبت به مسیر به دست آورد. در این روش­ها محققین تلاش کرده ­اند با طراحی دقیق مکانیک و حسگرهای ربات یا مهندسی محیط و یا هردوی اینها بر بعضی از مشکلات ناوبری ربات غلبه کنند. مهندسی دقیق ربات و محیط هزینه­ها را افزایش می­دهد، خودمختاری ربات را کاهش می­دهد، و نمی تواند برای تمامی محیط­ها به کار رود.
هر الگوریتم برای کنترل یک سامانه نیازمند دانش یا مدلی از آن سامانه تحت کنترل می­باشد. در مورد ربات این سامانه از خود ربات به علاوه محیطی که در آن فعالیت می­ کند تشکیل شده است. گرچه مدلی از خود ربات به طور معمول می ­تواند به دست آید، در مورد محیط­های ساخت­نیافته دنیای واقعی متأسفانه شرایط متفاوت است. همان­طور که اشاره شد این محیط­ها با حضور فراگیر عدم قطعیت­ها توصیف می­شوند. چالش اصلی رباتیک خودمختار امروز ساخت الگوریتم­های قدرتمند طراحی مسیر است که علی­رغم عدم قطعیت­ها وظایف پیچیده را به طور قابل اطمینانی انجام دهند. یک استراتژی معمول برای کنار آمدن با این مقدار وسیع عدم قطعیت، رها کردن ایده‌ی مدل کردن کامل محیط در مرحله‌ی طراحی است، و اینکه به ربات این قابلیت داده شود که این مدل را خودش و به صورت برخط بسازد.
دسته‌ی دوم الگوریتم­های ناوبری بر خلاف دسته‌ی اول محیط را ناشناخته فرض کرده و واحد تصمیم ­گیری ربات را به گونه ­ای طراحی می­ کنند که بتواند در زمان حقیقی رفتار صحیح را تشخیص داده و ربات را به سمت هدف مورد نظر هدایت کند. به علت تفاوت مهمی که در دو نگرش فوق در مورد هدایت یک ربات وجود دارد، الگوریتم­هایی که برای اجرای این دو نگرش پیاده سازی می­شوند با دو نام مختلف شناخته شده و در مقالات به آنها اشاره می­ شود. در مورد دسته اول اصطلاح مسیریابی و در مورد دسته دوم اصطلاح ناویری استفاده می­ شود. در روش ناوبری مبتنی بر رفتار، رفتارهای پیچیده با ترکیب برخی اجزای رفتاری قابل حل و ساده­تر مانند رفتارهای جستجوی هدف و دوری از موانع به دست می ­آید. در الگوریتم­های مبتنی بر رفتار مسیر به صورت محلی و نه سراسری طرح می­ شود. روش طرح مسیر محلی نیازمند هیچ مرحله پیش محاسبه سنگینی پیش از شروع جستجوی مسیر نیست. روش­های طرح مسیر محلی اطلاعات کنونی حسگر را به صورت بلادرنگ به دست می­آورند تا ربات را از موانع محلی دور نگاه دارند. به دلیل آنکه الگوریتم­های محلی هیچگاه قسمت­ های مختلف مسیر را از پیش محاسبه نمی­کنند.
با این حال الگوریتم­های طرح مسیر محلی یافتن مسیر بهینه را تضمین نمی­کند. ممکن است موقعیت­هایی پیش بیاید (کمینه­های محلی) که الگوریتم­های طرح مسیر محلی در یافتن موقعیت هدف شکست ­بخورد. اگر تعداد موانع به طور محسوسی کم باشد، ممکن است ثابت شود که این روش­ها بهترین راه حل را ارائه می­ دهند. هر دو روش طرح مسیر سراسری و محلی می­توانند برای وظایف متعددی مناسب باشند و مزایا و معایب خاص خود را دارا هستند. اما به منظور تعیین مسیر در محیط­های پویا هیچکدام راه حلی کارآمد ارائه نمی­دهند. دسته سوم الگوریتم­های ناوبری ربات، ترکیبی از روش­های طرح مسیر سراسری و مبتنی بر رفتار می­باشند. در این روش­ها از ماژول طرح مسیر سراسری برای رسیدن به هدف و از ماژول مبتنی بر رفتار برای پاسخ به وقایع محیط، مانند دوری از موانع، بهره گرفته می­ شود.
اهداف و نتایج
در این پژوهش الگوریتمی ساده و کارآمد به منظور ناوبری ربات خودمختار از یک نقطه شروع معلوم به سمت هدفی مشخص در محیطی کاملاً ناشناخته و در حضور موانع ایستا ارائه شده است. الگوریتم پیشنهادی از مزایای ترکیب منطق فازی و یادگیری Q برای تامین نیازهای ناوبری خودمختار بهره می­گیرد. دو رفتار ساده­تر حرکت به سمت هدف و دوری از موانع در یک مجموعه قانون فازی پیاده­سازی شده‌اند. مهم­ترین ویژگی منطق فازی عملکرد کارآمد آن در مواجه با عدم قطعیت­های محیط است. ربات اطلاعات به دست آمده از جهان پیرامون را به مجموعه ­ای از حالت­های فازی خلاصه می­ کند. برای هر حالت فازی، تعدادی عمل پیشنهادی وجود دارند. حالت­ها توسط قوانین اگر-آنگاه فازی، که با منطق انسان طرح شده ­اند، به عمل­های نظیرشان مربوط می­شوند. برای هر حالت، ربات بهترین عمل را با یادگیری Q و از طریق تجربیات برخط انتخاب می­ کند. یادگیری Q با توجه به حالت فعلی و حافظه­ای از حالت­های پیشین ربات، خروجی هر قانون فازی را به نحوی انتخاب می­ کند که حتی­الامکان ربات با تضمین دوری از موانع به سمت هدف حرکت نماید. مشخصه قابل توجه یادگیری Q عدم نیاز به مربی و مدل محیط، ساختار پویا و پیاده سازی آسان آن می­باشد.
تمرکز اصلی این پایان نامه بر طراحی واحد تصمیم ­گیری ربات می­باشد. ربات ساده و کوچک کپرا^[۱۰] برای شبیه­سازی­ها به کار رفته است، که می­توان از مدل نقطه­ای برای آن بهره گرفت. بدین ترتیب الگوریتم پیشنهادی به راحتی قابل انتقال به محیط­های دیگر و پیاده­سازی بر سایر ربات­ها باشد. حسگرهای ربات کپرا از نوع مادون­قرمز می­باشند که خروجی­های دیجیتال آنها بدون نیاز به مرحله پیش پردازش به عنوان ورودی­های فازی مورد استفاده قرار می­گیرند و بیانگر حالت قرارگیری ربات نسبت به موانع می باشند. خروجی­های قوانین فازی میزان سرعت انتقالی و زاویه چرخش چرخ­های ربات می­باشند. ربات کپرا به صورت دیفرانسیلی حرکت می­­کند.
روش پیشنهادی مستقل از مدل محیط و دانش پیشین از محیط می­باشد. تنها منبع اطلاعات از محیط توسط حسگرهای مادون­قرمز ربات به دست می ­آید. همچنین فرض می­ شود ربات مجهز به سامانه موقعیت یاب محلی است و در هر گام از موقعیت خود نسبت به هدف مطلع می­باشد. فاصله تا هدف از روش محاسبه فاصله اقلیدسی با معلوم بودن مختصات ربات و هدف در هر گام به دست می ­آید. برای خروجی زاویه چرخش هر قانون فازی تعدادی گزینه پیشنهادی وجود دارد که به هرکدام یک مقدار q منتسب می­ شود. ربات در هر گام بهترین خروجی (دارای بیشترین مقدار q) را توسط یادگیری Q و از طریق تعاملات برخط با محیط انتخاب می­ کند. مقادیر q پس از دریافت سیگنال تشویق یا جریمه به روز می­شوند. تنظیم برخط سامانه استنباط فازی^[۱۱]، منجر به واحد تصمیم ­گیری انعطاف پذیری می­ شود که می ­تواند خود را با محیط­های مختلف و موانع متنوع تطبیق دهد.
در روش پیشنهادی، یادگیری Q بدون هیچ مرحله یادگیری یا اکتشافی به کار گرفته شده است. بدین معنی که هر بار اجرای الگوریتم با مقادیر q اولیه صفر آغاز می­ شود. یادگیری Q بدون مرحله اکتشافی (یادگیری قبل از آزمایش) به کار گرفته شده­است. بدین معنی که مقادیر q در هر آزمایش بدون پیش­فرض و از مقدار اولیه صفر شروع می­شوند، لذا محیط یادگیری جهت مقداردهی اولیه به مقادیر q وجود ندارد. پارامترهای کلیدی مجموعه فازی و یادگیری Q، شامل پارامترهای توابع عضویت ورودی فازی و همچنین مقدار عامل فراموشی یادگیری Q، توسط بهینه­سازی کلونی زنبور مصنوعی به صورت غیربرخط، پیش از قرار گرفتن ربات در محیط­های آزمایش، به دست آمده­اند. محیط بهینه­سازی شامل موانعی است که انتظار می‌رود خود یا ترکیبی از آنها در محیط­های آزمایش دیده شوند.
برای آزمایش الگوریتم پیشنهادی ۶۰ محیط شبیه­سازی دو بعدی به طور تصادفی ایجاد ­شدند. شکل، مساحت و مکان موانع، محل اولیه ربات و مختصات هدف در این محیط­ها به طور تصادفی انتخاب ­شدند. موانع تولید شده، گستره وسیعی از شکل­های هندسی منظم و نامنظم شامل چند ضلعی­ها، شکل­های محدب یا مقعر، زاویه­دار یا با گوشه­های محدب و غیره را در بردارند. این شکل­ها تقریبا تمامی انواع موانعی، که ربات ممکن است در محیط واقعی با آن مواجه شود، را شامل می­شوند. محیط­های شبیه­سازی از نظر نوع موانع موجود و مساحت اشغال شده توسط موانع به سه سطح ساده، معمولی و پیچیده تقسیم بندی ­شدند. عملکرد ربات با توجه به اندازه ­گیری­های کمی معیارهایی چون درصد موفقیت رسیدن به هدف (طی اجراهای مختلف الگوریتم پیشنهادی)، امنیت مسیر طی شده تا هدف (نسب تعداد برخوردها با موانع به کل گام­های طی شده) و سرعت مسیر طی شده تا هدف (تعداد گام­های طی شده نسبت به زمان سپری شده) سنجیده ­شد. به منظور معتبر بودن و تکرارپذیری نتایج، هر آزمایش ۱۰ بار تکرار شده است و نتیجه گزارش شده میانگین نتایج حاصل از این ۱۰ بار اجرا بوده است.
نتایج نشان دادند که الگوریتم تصمیم ­گیری پیشنهادی قادر است با موفقیت ربات را به سمت هدف هدایت کرده و از برخورد آن با موانع جلوگیری نماید. به منظور آشکار کردن نقش موثر یادگیری Q در افزایش کارایی الگوریتم پیشنهادی آزمایش­های مشابه­ای با مجموعه قوانین فازی مشابه بدون یادگیری Q تکرار شدند. مقایسه نتایج نشان داد تنظیم برخط قوانین فازی توسط یادگیری Q عملکرد آن را از نظر معیارهای عملکردی مطرح شده و انعطاف­پذیری در مواجه با انواع محیط­های ساده تا پیچیده، بهبود می­بخشد.
ساختار پایان نامه
فصل های بعدی این پایان نامه شامل مطالب زیر هستند:
فصل دوم به مرور، دسته­بندی و مقایسه کیفی برخی روش­های ناوبری ربات می ­پردازد. فصل سوم مبانی و ابزار لازم برای معرفی الگوریتم پیشنهادی شامل منطق فازی^[۱۲]، یادگیری Q و الگوریتم بهینه­سازی کلونی زنبور مصنوعی^[۱۳] را توصیف می­ کند. فصل چهارم به توصیف ربات کپرا و توضیح الگوریتم پیشنهادی می ­پردازد. الگوریتم مطرح شده یک سامانه تصمیم ­گیری فازی ناوبری ربات است، که بدون دانش پیشین از محیط طراحی می­ شود و سپس به طور برخط توسط یادگیری Q و در مواجه با محیط تنظیم می­ شود. پارامترهای کلیدی مجموعه فازی و یادگیری Q، شامل پارامترهای توابع عضویت ورودی فازی و همچنین مقدار عامل فراموشی یادگیری Q، توسط بهینه­سازی کلونی زنبور مصنوعی به صورت غیربرخط، پیش از قرار گرفتن ربات در محیط­های آزمایش، به دست آمده­اند. در نهایت فصل پنجم پس از توصیف نرم­افزار شبیه­سازی KiKS و محیط­های آزمایش، نتایج حاصل از شبیه سازی­ها را ارائه می­دهد. سپس نتایج شبیه­سازی­ها تحلیل می­شوند و پیشنهادهایی برای ادامه کار مطرح می­گردند.
فصل دوم
بررسی روش های پیشین

بررسی روش­های پیشین

مقدمه
از اوایل سال ۱۹۶۰، تعداد محققین روی مساله ناوبری ربات‌های متحرک به تدریج افزایش یافته­است. کاربردهای مختلف ربات‌های متحرک منجر به ارائه راه­ حل­های متفاوتی برای حل مساله ناوبری آنها می­شو‌د. برای ربات‌های هوشمند متحرک ضروری است که محیط را حس و درک کنند، مسیری را طراحی کنند، تصمیمی اتخاذ کنند و رفتار مناسب را با بهره گرفتن از این اطلاعات اجرا کنند [۴]. معماری‌های مختلف ناوبری ربات تعریف می‌کنند که این توانایی‌ها چگونه بایستی مجتمع شوند تا نتایج مطلوب به دست آیند. معماری‌های مختلفی برای طرح و توسعه‌ی ناوبری مقاوم، انعطاف پذیر، قابل اطمینان و با عملکرد عالی ربات‌های متحرک پیشنهاد شده ­اند. بنابراین دسته­بندی روش­های ناوبری ربات جهت مروری منسجم­تر بر آنها، مفید به نظر می­رسد. سه دسته­ی کلی این معماری­ها عبارتند از: سلسله مراتبی یا طرح مسیر سراسری، واکنشی یا مبتنی بر رفتار یا طرح مسیر محلی و ترکیبی.
معماری سلسله مراتبی
معماری سلسله مراتبی قدیمی‌ترین طرح ناوبری ربات در هوش مصنوعی است. در این معماری [۵-۱۰] از مدل سراسری محیط که توسط داده ورودی کاربر یا حسگرها تهیه شده است برای تولید عمل­های مناسب برای رساندن ربات به هدف بهره ‌گرفته می­ شود. همان‌طور که در شکل(‏۲‑۱) نشان داده شده است، این معماری از چهار ماژول اصلی تشکیل شده است: حس کردن، مدل کردن، تصمیم گیری و عمل کردن. ابتدا ربات محیط اطراف را حس می‌کند و با بهره گرفتن از ترکیب اطلاعات حسگرها مدل سراسری محیط ایستا را ایجاد می‌کند، سپس ماژول تصمیم گیری را برای یافتن مسیر بهینه تا هدف را به کار می‌گیرد و مسیری جهت دنبال کردن برای ربات طرح می‌کند. در نهایت ربات عمل­های مطلوب را تا رسیدن به هدف اجرا می‌کند. پس از یک عمل موفقیت آمیز، ربات متوقف می‌شود و اطلاعات خود را برای انجام حرکت بعدی به روز می‌کند. سپس این فرایند را تا رسیدن به هدف تکرار می‌کند [۱۱, ۱۲].

شکل(‏۲‑۱): معماری سلسله مراتبی جهت ناوبری ربات [۳]

معماری سلسله مراتبی زمانی به کار گرفته می­ شود که محیط برای ربات کاملاً شناخته شده و همچنین در حین حرکت ربات به سمت هدف بدون تغییر (ایستا) باشد. در این صورت می­توان مسیر بهینه را قبل از حرکت محاسبه کرد. روش­های متعددی برای این حالت از مساله­ی ناوبری ربات ارائه شده ­اند مانند: نمودار ورونی، گراف دیداری، میدان پتانسیل، روش شبکه­ ای و تجزیه سلولی. همچنین روش­های مبتنی بر الگوریتم­های بهینه­سازی نیز برای طرح مسیر بهینه مورد استفاده قرار می­گیرند [۱۳]. به عنوان مثال داویدر^[۱۴] [۱۴] الگوریتم ژنتیکی برای طرح مسیر بهینه ارائه داد. همچنین نیرچو^[۱۵] [۱۵] از تعداد راس­های گراف دیداری برای ساختن الگوریتم ژنتیک استفاده کرد و توانست یک مسیر نزدیک به بهینه را برای این نوع مساله حل کند. در ذیل خلاصه ای از اساس کار سه نمونه از روش­های متداول ذکر شده در بالا توضیح داده می­شوند:
روش گراف دیداری
این روش زمانی استفاده می­ شود که هندسه محیط برای ربات مشخص باشد. ایده اصلی این روش این است که اگر یک مسیر بدون برخورد بین دو نقطه وجود داشته باشد، آنگاه کوتاهترین مسیر بین این دو نقطه تنها در راس­های موانع شکسته می­ شود. گراف دیداری گرافی است که راس­های آن شامل نقطه آغاز، نقطه پایان و راس­های موانع هستند. یال­های گراف دیداری بین راس­هایی وصل می­شوند که نقاط متناظر آنها همدیگر را می­بینند. با داشتن گراف دیداری می توان از روش­های موجود برای پیدا کردن کوتاهترین مسیر بین دو راس در یک گراف و در نتیجه کوتاهترین مسیر ربات استفاده کرد. از معایب این روش زمان اجرای بالای آن است هنگامی که موانع زیاد باشند گراف پیچیده می­ شود و الگوریتم­های مبتنی بر این روش کند عمل می­ کنند [۱۶].
روش تجزیه سلولی
در این روش محیط به صورت شطرنجی به مربعات (سلول­ها) تقسیم می­ شود، که معمولا هر سلول به صورت مربع ساده در نظر گرفته می­ شود. در این حالت هر مربع سه وضعیت دارد: فصای خالی، به طور کامل توسط مانع اشغال شده­است یا قسمتی از فضای آن آزاد و قسمتی از آن توسط مانع اشغال شده­است. یک سلول مرکب شامل فضای آزاد و موانع است و یک سلول پر فقط شامل مانع است. در این روش هدف، یافتن سلول­های آزادی است که نقطه اولیه را به نقطه هدف مرتبط کند. اگر سلولی دارای حالت ترکیبی باشد (شامل فضای آزاد و مانع) دوباره به سلول­های کوچکتر تجزیه می­ شود و سلول­ها برای پیدا کردن دنباله مسیر آزاد، از نقطه آغاز به هدف، جستجو می­شوند [۱۷].
روش میدان پتانسیل
در این روش تابع پتانسیل فضای آزاد به صورت جمع پتانسیل­های جاذب، که ربات را به سمت موقعیت هدف می­رانند، و پتانسیل­های دافع، که آن را از موانع دور می­ کنند، تعریف می­ شود. و در هر تکرار نیرویی مصنوعی که توسط تابع پتانسیل در موقعیت فعلی القا می­ شود به عنوان جهت مناسب حرکت در نظر گرفته می­ شود. از مزیت­های روش پتانسیل، قابلیت تعمیم آن در فضاهای با ابعاد بالاتر است، اما امکان افتادن در مینمم­های محلی و مشکلات تعریف درست موانع از نواقص آن می­باشد. امروزه از این روش در ترکیب روش­های دیگر استفاده می­ شود [۱۶].
رویکرد بالا به پایین در ماژول تصمیم‌­گیری مشخصه مهم معماری سلسله مراتبی است که در آن محدودیت‌های سطح بالا به فرامین سطح پایین شکسته می‌شوند. این معماری می‌تواند اهداف و محدودیت‌های چندگانه را در یک محیط پیچیده جمع کند [۱۱]. با این وجود، در این روش ناوبری ربات، مدل دقیق محیط برای طرح مسیر سراسری کارآمد نیاز است. برای دنبال کردن مسیر طراحی شده بایستی ربات نقشه­ای از محیط تهیه کند و موقعیت خود را نسبت به محیط بداند. به دست آوردن نقشه از محیط و مکان­ یابی ربات مستلزم داشتن اطلاعات کامل و دقیق از محیط می­باشد که همیشه در دسترس نیست یا به دست آوردن آن مشکل است. به علاوه برای انجام محاسبات لازم، قابلیت‌های پردازش و حافظه قابل توجه‌ای مورد نیاز است.همچنین، رویکرد بالا به پایین در تصمیم ­گیری تأخیر ایجاد می‌کند و اگر یکی از ماژول‌ها به درستی کار نکند تمام سیستم مختل می‌شود. بنابراین، این رویکردها در حضور عدم قطعیت در دنیای پویای واقعی مناسب نیستند.
معماری مبتنی بر رفتار
معماری مبتنی بر رفتار توسط بروکس^[۱۶] در سال ۱۹۸۶ [۱۸] مطرح شد تا مشکلات معماری سلسله مراتبی را در محیط‌های پویا و ناشناخته حل کند. این رویکردها فرامین کنترلی را بر اساس اطلاعات حسگری فعلی تولید می‌کنند. برای عمل کردن، ربات مدل محلی محیط را بدون فرایند تصمیم‌گیری به کار می­گیرد. بنابراین، نیار به ساخت مدل کامل و دقیق محیط نمی‌باشد. رویکرد پایین به بالا برای تصمیم‌گیری در معماری مبتنی بر رفتار استفاده می‌شود که در آن محدودیت‌های سطح بالا در فرایند تولید عمل مجتمع می‌شوند. هدایت مبتنی بر رفتار پاسخی سریع در محیط پویا و ناشناخته دارد. شکل(‏۲‑۲) معماری کلی رویکردهای مبتنی بر رفتار را نمایش می‌دهد.
شکل(‏۲‑۲): معماری مبتنی بر رفتار جهت ناوبری ربات [۳]
در لایه اول، ربات اطلاعات حسگری را جمع‌ می­ کند. سپس یک تابع انتقال که رفتار نامیده می‌شود درک مشخصی از ورودی حسگری دریافت می‌کند و آنها را به پاسخ‌های از پیش تعیین شده تبدیل می کند. در نهایت، ربات عملی را بر اساس خروجی رفتارهای فعال اجرا می‌کند. در واقع وظیفه پیچیده­ هدایت ربات به چندین وظیفه سطح پایین ساده‌تر و کوچک‌تر (رفتار) خرد می‌شود، این رویکرد عملکرد کلی سامانه ناوبری را بهبود می‌بخشد. دو معماری پایه مبتنی بر رفتار، شامل معماری رده بندی^[۱۷] [۱۸] و الگوهای حرکتی^[۱۸] [۱۹] می‌باشند.
معماری رده­بندی نخستین بار توسط بروکس در سال ۱۹۸۶ معرفی شد. سامانه مبتنی بر رده­بندی از چندین لایه رفتار تشکیل شده است که در آن هر رفتار می‌تواند اطلاعات حسگری را برای انجام عمل خواسته شده (دوری از موانع، تعقیب دیوار، جستجوی هدف و غیره) دریافت نماید. فرایند به انجام رساندن وظیفه­های ساده­تر، قابلیت پاسخ­گوبی سامانه ناوبری را در محیط‌ پویا و ناشناخته افزایش می‌دهد و از پیچیدگی آن می­کاهد. در معماری رده بندی، ماژول تصمیم‌گیری از معماری حذف می‌شود و تمرکز منحصراً روی ماژول‌های حس‌کردن و عمل کردن می‌باشد. برخلاف معماری سلسله مراتبی، رفتارها کوپلاژ مستقیمی میان ورودی‌های حسگری و عمل­های ربات ایجاد می‌کنند. همانطور که شکل(‏۲‑۳) نشان می‌دهد، در معماری رده­بندی، رفتارها لایه‌بندی می‌شوند. هر رفتار، اطلاعات حسگری مشخصی را دریافت می کند. تلفیق لایه‌های رفتارها منجر به انتخاب مبتنی بر اولویت می‌شود. انتخاب مبتنی بر اولویت، فرایند تصمیم‌گیری در این مورد است که کدام رفتار پیروز ‌شود وقتی چندین رفتار متضاد باهم فعال می‌شوند [۲۰]. بنابراین، ماژول رفتاری با بالاترین درجه فعالیت^[۱۹]، خروجی کلی را تعیین می‌کند.

شکل(‏۲‑۳): معماری رده­بندی جهت ناوبری ربات [۳]

معماری مبتنی بر رفتار دیگر که توسط آرکین^[۲۰] در سال ۱۹۹۸پیشنهاد شد، معماری الگوهای حرکتی می­باشد (شکل(‏۲‑۴)). تئوری الگوهای حرکتی، رفتارهای حرکتی را از نظر کنترل همزمان فعالیت‌های مختلف بسیار توصیف می‌کند. هر رفتار می‌توند خروجی‌ای در فرم یک بردار تولید کند. این خروجی‌ها ترکیب می‌شوند و سپس پاسخ نهایی سامانه با جمع برداری به‌دست می‌آید. برای مثال یک میدان پتانسیل می‌تواند به‌عنوان خروجی هر الگو تعریف شود. حرکت نهایی برداری است که حاصل از انطباق تمام میدان‌ها است. معماری رده­بندی به انتخاب رقابتی رفتارها اختصاص دارد، حال آنکه معماری الگوهای حرکتی بر اساس تلفیق تعاونی رفتارها استوار می‌باشد. معماری الگوهای حرکتی قابلیت استفاده همزمان از خروجی های بیش از یک رفتار را با در نظر گرفتن اثر آنها روی خروجی نهایی فراهم می آورد [۴].

شکل(‏۲‑۴): معماری الگوهای حرکتی جهت ناوبری ربات [۳]

مزایای کلی معماری مبتنی بر رفتار عبارتند از:
قابلیت ساخت سامانه ناوبری ربات با روند افزایشی به صورت لایه روی لایه
عکس العمل سریع به محیط پویا و ناشناخته

شدت رقابت صنعت، رابطه رقابتی بین شرکت­های کوچک، متوسط و بزرگ را نشان می­دهد. در نگاه نخست می­توان گفت در صنایعی که شدت رقابت آنها کمتر است، شرکت­ها ترجیح می­ دهند از روش­هایی که کنترل کامل را به همراه می ­آورد استفاده کنند تا از کلیه مزایای سرمایه ­گذاری بهره ­برداری کنند. بنابراین زمانی که رقابت افزایش می­یابد، شرکت­ها مشارکت با شرکا را ترجیح می­ دهند زیرا قدرت چانه­زنی آنها کاهش می­یابد. اما یافته­های تجربی این فرضیه را تایید نکرد و در واقع زمانی که رقابت تشدید می­ شود شرکت­ها ترجیح می­ دهند وارد استراتژی­ های کاملاً مشارکتی نشوند زیرا مشارکت، قاطعیت آنها را در پاسخ­گویی سریع به رقبا کاهش می­دهد(تیسنگ،۲۰۰۵).

( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۲-۲-۳-۱ استفاده از نقاط مرجع استراتژیک در انتخاب استراتژی
چنانچه ذکر شد، تصمیم ­گیری در خصوص انتخاب استراتژی­ های ورود به بازارهای خارجی به علت تأثیر انواع متغیرها پیچیده می­باشد. اما می­توان با بهره­ گیری از تئوری نقاط مرجع استراتژیک، متغیرهای تأثیرگذار بر انتخاب استراتژی­ های ورود به بازارهای خارجی را دسته­بندی نموده و این تصمیم ­گیری را تسهیل کرد انواع استراتژی­ های ورود به بازارهای بین ­المللی را می توان بر اساس دو ویژگی طبقه ­بندی نمود محل تسهیلات تولید و میزان کنترلی که شرکت در سرمایه ­گذاری خارجی تمایل دارد(کفاش پور، ۱۳۷۸).
بنابراین دو بعد کانون توجه یا جهت­گیری مدیریت و میزان کنترل به عنوان نقاط مرجع استراتژیک استراتژی­ های ورود به بازارهای خارجی معرفی می­شوند.
۲-۲-۳-۲ کانون توجه یا جهت­گیری مدیریت
تصمیم ­گیری درباره تولید در داخل یا خارج، مبتنی بر جهت­گیری مدیریت می­باشد. همچنین این جهت­گیری­های مدیریت نشان­دهنده میزان مشارکت یا درگیری مدیریت در عملیات بازاریابی بین­الملل نیز می­ شود. میزان درگیری مدیریت در فعالیت­های بین ­المللی خود بستگی به جذابیت مکان، تفاوت زبانی و (عدم قطعیت) ریسک مورد نظر دارد. هر انداره از سمت استراتژی­ های تولید در داخل به سمت استراتژی­ های تولید در خارج حرکت می­کنیم، میزان مشارکت یا درگیری در فعالیت­های بازایابی بین ­المللی بیشتر می­ شود(گل علیزاده، ۱۳۹۰).
۲-۲-۳-۳ تمایل به کنترل روی عملیات بین ­المللی
میزان کنترل شرکت در اثرگذاری بر سیستم­ها، روش­ها و تصمیمات می ­تواند کم یا زیاد باشد. در ادبیات بین ­المللی شدن، کنترل، قدرتی است که شرکت بر سیستم­ها، روش­ها و تصمیمات واحد تجاری خارجی اعمال می­ کند. شرکت­ها بین دو نوع کنترل یکی را انتخاب می­ کنند، روش­های کنترل کامل که نیازمند صرف منابع زیاد و ریسک تجاری بالاست و در عوض بیشترین سهم از بازده سرمایه ­گذاری را در اختیار سرمایه­گذار قرار می­دهد؛ و روش­های کنترل مشترک که نیازمند صرف منابع و ریسک کمتر است(پرسون،۲۰۰۸ ). تصمیمات مربوط به کنترل کامل یا کم(انعطاف­پذیر) بر عملیات بین ­المللی بر اساس عدم قطعیت، تجربه بین ­المللی، اندازه شرکت مادر، دانش فنی، مهارت بازاریابی، مرتبط بودن، میزان سرمایه ­گذاری کل، شدت رقابت صنعت، ماهیت فعالیت و شدت رقابت صنعت می­باشد(گلعلیزاده، ۱۳۹۰).
۲-۲-۳-۴ انواع استراتژی رقابتی
در تقسیم ­بندی استراتژی­ های رقابتی از ۱۳ نوع استراتژی اصلی و ۳ نوع استراتژی ژنریک نام برده شده است (دیوید^[۳۰]، ۱۳۷۹)
این استراتژی­ها عبارت اند از:
الف: استراتژی­ های یکپارچگی
در استراتژی­ های یکپارچگی عمودی شرکت­ها می­کوشند توزیع کنندگان، عرضه­کنندگان مواد اولیه و یا شرکت­های رقیب را تحت کنترل درآورند. این استراتژی­ها شامل: استراتژی عمودی رو به بالا، یکپارچگی عمودی رو به پایین و یکپارچگی افقی است(دیوید، ۱۳۷۹).
ب: استراتژی­ های تمرکز
گاهی رسوخ در بازار توسعه بازار و توسعه محصول را استراتژی­ های تمرکز می­نامند. زیرا آنها به تلاش­ های متمرکز و فشرده­ای نیاز دارند تا شرکت بتواند بدان وسیله محصولات خود را از نظر رقابتی بهبود ببخشد(دیوید، ۱۳۷۹).
پ: استراتژی­ های تنوع
شرکت­ها به سه روش عمده استراتژی­ های خود را متنوع می کنند. آن سه روش عبارت­اند از: تنوع همگون، تنوع ناهمگون و تنوع افقی(دیوید، ۱۳۷۹).
ت: استراتژی­ های تدافعی
این استراتژی­ها عبارت انداز: مشارکت، کاهش، واگذاری و انحلال(دیوید، ۱۳۷۹).
مایکل پورتر اولین کسی بود که به طور خاص به مفهوم استراتژی رقابتی پرداخت. او در سال ۱۹۸۰ کتاب استراتژی رقابتی خود را به وسیله انتشارات فریپرس به بازار عرضه کرد. از دیدگاه پورتر برای غلبه بر حریفان قدرتمند در بازار رقابت، باید به سلاحی مجهز شد که احتمال شکست را به حداقل برساند. شاید گفتن چنین سخنی به زبان ساده باشد، اما در عمل بسیار سخت است. از دیدگاه پورتر، استراتژی رقابتی، به سازمان این امکان را می­دهد که از سه زاویه متفاوت از مزیت­های رقابتی خود بهره گیرد. این زوایا عبارت­اند: از رهبری هزینه­ها، متمایز ساختن محصولات یا خدمات و تمرکز بر محصول یا خدمتی خاص. این سه دیدگاه استراتژی­ های عمومی پورتر هستند. استراتژی­هایی را که پورتر ارائه می­ کند نیاز به ساختارهای سازمانی متفاوت، رویه­های کنترل و سیستم­های انگیزشی دارد. شرکت­های بزرگتر که به منابع بیشتری دسترسی دارند از نظر رهبری در هزینه­ها به رقابت می­پردازند یا در صدد بر می­آیند محصولات و خدمات ویژه و متمایز از شرکت­های رقیب عرضه نمایند، در حالی که اغلب شرکت­های کوچک­تر توجه خود را معطوف به محصولات و خدمات خاص می­ کنند. پورتر بر این نکته تاکید دارد که به هنگام بکارگیری این استراتژی­ها برای ارزیابی(مشارکت در فرصت­ها) به وسیله شرکت­ها و و احد های تجاری موجود و بالقوه از شیوه مبتنی بر تجزیه و تحلیل هزینه و منفعت استفاده شود. مشارکت در فرصت­ها و منابع چنین امکانی را به وجود می ­آورد که با بهره گرفتن از مزیت­های رقابتی هزینه­ها را کاهش داد یا محصولات و خدماتی متفاوت و متمایز تولید و عرضه کرد. پورتر علاوه بر تشویق و ترغیب به مشارکت در فرصت­ها بر این نکته تاکید می­ کند که شرکت­ها برای بهره­مندشدن از مزیت­های رقابتی می­توانند تخصص­ها و مهارت ­ها را بین واحدهای تجاری مستقل(به شیوه­ای اثربخش) مبادله نمایند. با توجه به عواملی مانند نوع صنعت، اندازه و بزرگی شرکت و ماهیت رقابت می­توان با بهره گرفتن از استراتژی­ های گوناگون(از نظر رهبری در هزینه­ها، متمایز ساختن محصول یا معطوف کردن تمام توجه به گروه ­های کوچکی از مصرف­ کنندگان) به مزایای خاصی دست یافت. استراتژی تمایز اولین استراتژی ژنریک آن است که شرکت محصولات و خدمات متمایز ارائه دهد. این اقدام باعث ایجاد موقعیتی می­ شود که در کل صنعت منحصر به فرد است. مقصود از این استراتژی این است که محصولات یا خدماتی که در صنعت مورد نظر به عنوان محصول و یا خدمتی منحصر به فرد تلقی می­ شود به مشتریانی عرضه شود که نسبت به قیمت حساسیت چندانی نشان نمی­دهند(پورتر^[۳۱]، ۱۳۸۷). راه­های ایجاد تمایز ممکن است به صورت­های گوناگون باشد:
- طرح یا تصویر علامت تجاری
- خصوصیات و ویژگی­های ظاهری
- خدمات مشتری
- شبکه ­های توزیع و فروش
- ابزارهای تمایز رقابتی
هر شرکتی باید راه­های خاصی را که از طریق آنها کالای خود را از دیگر کالاها متمایز ساخته و برای آن مزیت رقابتی فراهم می­ کند، مورد شناسایی قرار دهد. شمار فرصت­های تمایز بنا بر نوع صنعت فرق می­ کند. گروه مشاوران بوستن چهار نوع صنعت را از یکدیگر تمییز داده است. مبنای این تشخیص، مزایای رقابتی موجود و اندازه این صنایع بوده است.
- صنعت حجم: صنعتی است که در آن شرکت­ها قادرند فقط تعداد اندکی مزیت رقابتی، اما نسبتاً بزرگ به دست آورند.
- صنعت پات­شده: صنعت پات­شده صنعتی است که در آن شمار مزایای رقابتی بالقوه اندک و اندازه هر مزیت هم کوچک است به دست آورند.
- صنعت تخصصی: در این صنعت، شرکت­ها با فرصت­های تمایز زیادی روبرو هستند و هر فرصت تمایز هم می ­تواند دستاورهای بسیاری داشته باشد.
- صنعت قطعه قطعه شده: صنعت قطعه قطعه شده، صنعتی است که در آن شرکت­ها برای تمایز فرصت­های زیادی پیش­روی دارند، اما هر یک از این فرصت­ها از نظر مزیت رقابتی کوچک­اند.
ث: استراتژی تمرکز
دومین استراتژی ژنریک، تمرکز بر گروه خاصی از خریداران، بخشی از خط تولید یا بازار. این استراتژی جغرافیایی می­باشد. مقصود از این استراتژی این است که نیازهای گروه ­های کوچکی از مشتریان را با محصولات و خدماتی خاص تامین کنند.
ج: ابزارهای تمرکز
استراتژی­هایی مانند رسوخ در بازار و توسعه بازار به گو نه­ای هستند که می­توان به میزان زیادی از مزایای ناشی از تمرکز بر گروه خاصی از مشتریان استفاده کرد.
ج: رسوخ در بازار
شرکت­ها در اجرای استراتژی­ های مبتنی بر رسوخ در بازار می­کوشند از مجرای تلاش­ های بازاریابی سهم بازار محصولات و خدمات کنونی خود را افزایش دهند. اغلب این استراتژی­ها به صورتی گسترده و به تنهایی به اجرا در می­آیند و گاهی پا به پای سایر استراتژی­ها اجرا می­شوند. رسوخ در بازار شامل اقدامات زیر می­ شود:
افزایش عده فروشندگان، افزایش هزینه­ های تبلیغات، ترویج گسترده برای افزایش فروش و تقویت روابط عمومی و تبلیغات.
ح: توسعه بازار
مقصود از توسعه بازار عرضه خدمات یا محصولات جدید به مناطق جغرافیایی جدید است. شرکت­هایی مانند میداس، ردلابستر، فدرال اکسپرس، اسپرنیت، ام سی ای، کورس و شوین، استراتژی مبتنی بر تمرکز بر گروه ­های خاصی از مشتریان را به اجرا در می­آورند(دیوید، ۱۳۷۹).
خ: استراتژی­ های رهبری در هزینه­ها
سومین استراتژی که در سال­های دهه ۱۹۷۰ به واسطه عمومی­شدن مفهوم منحنی تجربه به طور فزاینده­ای متداول شده بود، خود شیوه­ای است برای دستیابی به پیشرو بودن کلی در هزینه از طریق یک سری راهکارهای عملکردی که برای رسیدن به این هدف طراحی شده ­اند. هزینه پایین شرکت در مقایسه با رقبا فاکتوری است که باید در کل استراتژی محور قرار گیرد، اگرچه نمی­ توان کیفیت، خدمات و دیگر حوزه ها را نادیده گرفت، قرار گرفتن در یک موقعیت کم­هزینه باعث می­ شود که علی رغم عوامل رقابتی نیرومند، درآمد شرکت در درون صنعت بالاتر از حد میانگین باشد. این موقعیت هزینه­ای شرکت به آن امکان می­دهد که از یک سپر دفاعی در برابر دیگر رقبابرخوردار باشد؛ چرا که هزینه پایین­تر به این معنی است که شرکت هنوز می ­تواند بعد از آنکه رقبایش سود را صرف رقابت کرده ­اند، از درآمد برخوردار باشد و سود کسب کند.
۲-۲-۴ دسترسی به منابع مالی
دسترسی به دارایی مالی برای شرکت های صادراتی بسیار دشوار است و نهادهای مالی و قانونی نقش مهمی در رابطه با این محدودیت بازی می کنند. منابع سرمایه­ای برای آن­ها شامل:
- درآمد تقسیم نشده، پذیره نویسی داخلی
- بانک ها
- فروش سهام، دارایی خالص
- اعتبار تجاری، کارت اعتباری، توسعه پذیره نویسی، اجاره داری
- سهم شرکت از دارایی خارجی
حدود ۱/۴ بنگاه های کوچک بیش از ۱۰ % منابع مالی خود رااز اعتبارات تجاری به دست می آورند. حدود ۴۰ % آنهاسهم کسانی از بانک های تجاری محلی به دست می آورند. در واقع شرکت های صادراتی از دارایی خارجی به خصوص دارایی بانک استفاده کمتری می کنند. این شرکت ها بیشتر از همه از پشتیبانی حق مالکیت بر حسب دستیابی به منابع رسمی دارایی های خارجی به خصوص دارایی بانک سود می برند(ناتانائیل و دیگران ، ۲۰۱۲).
۲-۲-۴-۱ منابع داخلی تامین مالی
سود انباشته: در مراحل÷ سین تامین مالی نظیر مرحله جوانی، رشد یا بلوغ. شرکتها می توانند از منابع داخلی سود انباشته برای تامین مالی استفاده کنند.که یکی از کم هزینه ترین منابع تامین مالی است.
عاملیت حسابهای دریافتی و کارت های اعتباری: یک کسب و کار کوچک می تواندحساب های دریافتی خود را یکجا به یک عامل بفروشد(حقیقی، ۱۳۸۷).