Comportamento coletivo de enxames de robôs com restrições de distâncias. - MENDIBURU, Fernando Javier. (2019)
Nesta tese é abordado o problema de restrições de distâncias no contexto de comporta- mento coletivo em enxames de robôs. São propostas duas novas especializações do projeto automático de controlador individual de cada robô: uma especialização modular e outra monolítica. O objetivo destas novas especializações é projetar o controlador individual de cada robô para produzir o comportamento coletivo do enxame, no qual deve ser mantida distâncias específicas entre os robôs. Abordagens de síntese automática em enxames de robôs, anteriormente propostas na bibliografia, não consideram explicitamente estas restrições de distâncias na especialização do método. O método modular modifica o controlador de baixo nível do robô para permitir o controle de velocidade linear e angular do mesmo. Por sua vez, é incluído um novo comportamento individual, chamado formar. Este comportamento, projetado com a teoria de campos potenciais artificiais, permite incluir a restrição de distância num controlador modular baseado em comportamentos. O comportamento formar permite o ajuste das interações entre os robôs para produzir o comportamento coletivo de coesão do enxame. O método monolítico adiciona o mesmo comportamento formar num controlador em forma de rede neuronal sem nós ocultos. Foi realizado um estudo comparativo, em simulação, dos principais métodos automáticos apresentados na bibliografia que abordam tarefas coletivas com restrições de distâncias. Por sua vez, esses métodos foram comparados com as especializações propostas nesta tese: o método modular e o método monolítico. Os métodos foram comparados em simulação e com robôs físicos em três tarefas de robótica de enxame, utilizando 20 robôs e-puck. Dos resultados observados se conclui que os métodos de projeto automático presentes na bibliografia, assim como também o método monolítico proposto nesta tese, não conseguiram favorecer a obtenção de comportamentos coletivos relevantes de coesão entre os robôs do enxame. Porém, no método modular, se conclui que as restrições introduzidas produzem comportamentos coletivos relevantes com coesão e o desempenho dos controladores projetados é significativamente superior aos obtidos com outros métodos presentes na bibliografia.