Desenvolvimento de sistema de coordenação de frotas de robôs móveis autônomos heterogêneos

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Abatti, Gabriel
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Engenharia elétrica; Robôs móveis; Indústria 4.0; Robôs - Sistemas de controle; Robôs autônomos; Sistemas de tempo discreto
• Link de acesso: https://repositorio.udesc.br/handle/UDESC/18062

Com o advento da Indústria 4.0, nos últimos anos tem havido um crescimento significativo no número de aplicações de robôs móveis autônomos (AMRS) em ambientes industriais. Nesse contexto, com a disponibilidade de vários fabricantes com modelos e tipos de robôs diferentes, são observadas frotas de robôs heterogêneos, robôs com características e funções distintas. Contudo, a coordenação dessas frotas ainda é um desafio complexo, explorado por diversos trabalhos com estratégias diferentes. Esta dissertação propõe uma arquitetura de coordenação de frota de AMRS heterogêneos dividida em três módulos, cada um com uma solução específica: Tratamento de Tarefas (TT), Escolha do Tipo de Robô (ET) e Escolha do Robô (ER). A solução para o módulo TT se baseia em uma política que considera a ordem de requerimento e visa otimizar o uso da frota. Já o módulo ET é responsável por escolher o tipo mais adequado de robô, dependendo das políticas previamente determinadas, e para tanto se utiliza uma solução baseada em métodos formais. A solução de ET disponibiliza os modelos e especificações de controle em automatos de forma genérica para gerar os supervisores que garantem o comportamento do módulo ao receber as tarefas, considerando os tipos de robôs disponíveis no momento. O último módulo, ER, determina o melhor robô para executar a tarefa, escolha determinada por meio de algoritmos de escolha. O trabalho apresenta soluções funcionais para cada módulo que garantem o comportamento esperado do sistema. Foi desenvolvida uma plataforma com capacidade de implementação da arquitetura para realização de estudos de caso e validação. A plataforma é composta por uma interface com o usuário e possui integração com uma frota de robôs disponível por meio do simulador Robotarium e com a capacidade de comunicação com robôs construídos com o kit da LEGO EV3. Foram elaborados três cenários para testes, compostos por diferentes frotas para apresentar situações e comportamentos específicos do sistema. Os testes foram realizados através do simulador de frotas, dentre esses, alguns foram testados experimentalmente. A partir dos resultados obtidos por simulação e experimentos, pode- se concluir que com a utilização da arquitetura foi garantido o comportamento da frota de robôs para realização das tarefas, considerando as políticas estabelecidas. Também foi apresentada uma flexibilidade para estabelecer novas políticas e estratégias para alocações de tarefa, conforme as necessidades do sistema