مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوری پژوهش و توسعه فناوری پلیمر ایران 2538-3345 11 1 2026 6 30 Path Planning Using Optimal Path Search Algorithms and Smoothing for Polymer Soft Robots in a Static Environment مسیریابی مبتنی بر الگوریتم‌های جست‌وجوی مسیر بهینه و هموارسازی برای ربات‌های نرم پلیمری در محیط ایستا 5 15 fa علی اسمعیلی دانشگاه سمنان محمد حسین خالصی سمنان محمدرضا دوست‌محمدیان دانشگاه سمنان 2026 5 13 <p>Polymer soft robots with flexible bodies require smooth paths with continuous curvature for safe navigation. However, classical path planning algorithms such as Dijkstra and A* generate only the shortest path with sharp turns, which is incompatible with the kinematics of these robots. In this study, a path smoothing method is proposed by replacing right-angle corners with circular arcs of variable radius, and evaluated in grid environments with 250 to 1000 random obstacles. Sensitivity analysis shows that increasing obstacle density drastically raises the percentage of path length increase; for instance, in the 1000-obstacle scenario, the path length increases by up to 23% for a radius of 4 meters. The bending efficiency ratio decreases from 90% at a radius of 0.5 m to 20% at 4 m, while the efficiency ratio maintains double-digit values for radii smaller than one meter across all scenarios. Moreover, the average safe distance from obstacles remains around 17 meters in the worst case. Computationally, the A* algorithm performs significantly faster than Dijkstra. The findings provide a quantitative framework for selecting the bending radius according to the requirements of polymer soft robots. This approach can serve as a basis for real‑time path design for polymer soft robots in static, highly cluttered environments.</p> <p>ربات&zwnj;های نرم پلیمری با بدنه انعطاف&zwnj;پذیر خود برای ناوبری ایمن به مسیرهایی هموار با انحنای پیوسته نیاز دارند. با این حال، الگوریتم&zwnj;های کلاسیک مسیریابی نظیر دیکسترا و A* &nbsp;صرفاً کوتاه&zwnj;ترین مسیر را با چرخش&zwnj;های تیز تولید می&zwnj;کنند که با سینماتیک این ربات&zwnj;ها ناسازگار است. در این پژوهش، روشی برای هموارسازی مسیر با جای&zwnj;گزینی پیچ&zwnj;های قائمه توسط کمان&zwnj;های دایره&zwnj;ای به شعاع متغیر ارائه و در محیط&zwnj;های شبکه&zwnj;ای با ۲۵۰ تا ۱۰۰۰ مانع تصادفی ارزیابی شده است. تحلیل حساسیت نشان می&zwnj;دهد افزایش تراکم موانع، درصد افزایش طول مسیر را به&zwnj;شدت تشدید می&zwnj;کند؛ برای نمونه، در سناریوی ۱۰۰۰ مانع، طول مسیر با شعاع چهار متر تا ۲۳٪ افزایش می&zwnj;یابد. نسبت بازده خمش از ۹۰٪ در شعاع نیم متر به ۲۰٪ در شعاع ۴ متر نزول می&zwnj;کند و نسبت کارایی برای شعاع&zwnj;های کوچک&zwnj;تر از یک متر در تمامی سناریوها مقادیر دو رقمی حفظ می&zwnj;شود. همچنین میانگین فاصله ایمن از موانع در بدترین حالت حدود ۱۷ متر باقی می&zwnj;ماند. از منظر محاسباتی، الگوریتم A*، به&zwnj;مراتب سریع&zwnj;تر از دیکسترا عمل می&zwnj;کند. یافته&zwnj;ها چارچوبی کمی برای انتخاب شعاع خمش متناسب با الزامات ربات&zwnj;های نرم پلیمری فراهم می&zwnj;آورد. این رویکرد می&zwnj;تواند مبنایی کاربردی برای طراحی بهتر مسیر بلادرنگ ربات&zwnj;های نرم پلیمری در محیط&zwnj;های ایستا با تراکم بالا مانع قرار گیرد.</p> http://irdpt.ir/fa/Article/Download/53574