Comportamento coletivo e bioinspirado para sistemas multirrobô
Ano de defesa: | 2021 |
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Autor(a) principal: | |
Orientador(a): | |
Banca de defesa: | , , , , |
Tipo de documento: | Tese |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
Idioma: | por |
Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba |
Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
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Departamento: |
Não Informado pela instituição
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País: |
Brasil
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Palavras-chave em Português: | |
Área do conhecimento CNPq: | |
Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26357 |
Resumo: | Este trabalho discute uma nova abordagem de mapeamento coletivo usando robôs móveis autô- nomos especialmente projetados para monitorar diferentes níveis de concentração de gás. Além de realizar o mapeamento amplo de ambientes internos, abordagens envolvendo busca pela fonte de gás e delimitação de rotas seguras também são apresentadas. Assim, aspectos de coletividade em sistemas multirrobô são desenvolvidos, como o compartilhamento de informações e níveis de escalabilidade eficientes. O grupo atua como um sensor composto que pode se mover de forma independente para procurar uma zona de detecção ideal. Os comportamentos atribuídos ao sistema multirrobô como a busca autônoma e continua por fontes de energia para sobrevivência, tomadas de decisões coletiva e transferência de conhecimento são bioinspirados em mecanismos cognitivos observados nas colônias de bactérias. Desta forma, abordagens individuais e coletivas com variações no números de robôs são amplamente exploradas. O método é avaliado em ambiente simulado e em um sistema ciberfísico especialmente desenvolvidos para experimentar com segurança gases e robôs móveis enquanto reproduz o comportamento dinâmico e realista do gás. Os experimentos são realizados para esclarecer as contribuições coletivas de mapeamento de gás e a pesquisa de gás é comparada por meio de vários robôs móveis com e sem detecção coletiva. A abordagem proposta é avaliada em um ambiente insalubre para elucidar sua eficá- cia. Além de apresentar as diferenças relacionadas entre as abordagens sensoriais coletivas e individuais, este trabalho contribui com análises da escalabilidade em sistemas multirrobô para detecção de gás. Outra contribuição é evidenciada através de um sistema experimental ciberfísico simulado para testar o desempenho dos algoritmos antes de aplicá-lo na prática. Além disso, a abordagem coletiva utilizando um sistema multirrobô equipado com sensores de gás proporciona a delimitação de diferentes regiões gasosas, atribuindo-lhes diferentes tarefas de acordo com a necessidade momentânea. A abordagem coletiva busca otimizar rotas para a fonte de gás, oferecendo alternativas mais seguras de acesso ao ambiente. |