多台無人載具之最佳協同佈署與巡航路徑規劃研究(II)

近年來以具「智慧」的各類無人載具取代人力的作法或計畫，在許多應用領域日漸盛行。即使這些載具大多不具人型，其實它們就是某種類型的機器人，能代替人類執行類似高危險性或重複性高的某些任務。舉例來說，陸地上物流運送的無人車、水上或水中巡邏搜尋的無人船、空拍或載貨的無人機等等。在諸多的無人載具應用中，我們認為「巡邏安檢」類型的任務會比「運送人貨」類型的任務更早普及。不過目前的人工智慧技術頂多僅能協助無人載具在行進途中不致擦撞毀損，且實作上只能遙控單台無人載具進行任務，至於更上層的多台無人機群佈署、機群路徑規劃、充換電池設施選址等多機協同合作之系統性決策方面，目前僅有些許國外文獻提及。由於此議題與工工領域中「作業研究」、「網路最佳化」、「專案排程」等理論高度相關，因此申請人擬延續目前正進行當中的科技部計畫「多台無人載具之最佳協同佈署與巡航路徑規劃研究(I)」，將該計畫所針對的陸上「多台無人巡邏車之最佳佈署與路徑規劃研究」經驗再進一步擴展至海、空域的兩類無人載具，以兩年時間分別探討兩項「多台無人載具之最佳協同佈署與巡航路徑規劃研究」的相關研究議題如下： (1) 考慮環境外力影響之多台無人子母船最短覆蓋路徑規劃研究：針對湖或海等較大區域的水面搜尋巡邏任務，此主題發想自無人船的行進應會受到諸如風或水文波浪方向與力量等外界環境變化影響，主要探討該如何將可預期的外力變化與其影響列入路徑排程的考慮，以指揮多台無人船達成其巡邏任務（譬如路徑覆蓋了欲量測或掃描的區域），另外本期計畫亦將首度嘗試考慮使用子母無人船的方式，將母船視為子船的基地，在巡邏途中針對較小或必須更仔細搜尋的範圍，從母船釋放出子船進行細部搜尋後再返回母船。(3) 最小化期望搜尋時間之最佳無人機群部署與路徑規劃研究：此主題發想自山難搜尋的應用，將目前搜尋範圍內之步道構成一路網，假設欲搜尋之目標（如受傷者、物品等）座落於各段節線之機率為已知（譬如均勻分佈），主要探討該如何指揮無人機群以取代人力進行沿路搜尋任務，考慮無人機有「慢速搜尋」與「快速移位」等兩種移動模式，再考慮可空投設置自動化充換電池系統，求取最佳的無人機群路線規劃、充換電系統位址等決策，以使全部目標完成搜尋之期望所需時間越短越好。我們將以作業研究的理論為基礎，建構數學規劃模型，進而設計更具效率的求解演算法，提出系統性的無人機群協同路線規劃決策方式。