Mecanismo de leilão descentralizado para atribuição de tarefas colaborativas em um sistemas multirrobô
Ano de defesa: | 2020 |
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Autor(a) principal: | |
Orientador(a): | |
Banca de defesa: | , , |
Tipo de documento: | Dissertação |
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/1/5277 |
Resumo: | Os sistemas multirrobôs têm recebido atenção considerável nos últimos anos, devido à sua eficiência para resolver problemas complexos através da divisão de tarefas com atuação colaborativa. Esta classe de sistema robótico encontra aplicações que vão desde atividades cotidianas a atividades críticas e de alto risco, como busca por sobreviventes de desastres naturais ou vigilância e monitoramento de ambientes. A eficiência de tais sistemas depende diretamente da qualidade do compartilhamento e alocação de tarefas entre os agentes que o compõem. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma solução inspirada em paradigmas de mercado, a partir de um mecanismo de leilão, para o problema da alocação de tarefas em um sistema multirrobô. O sistema proposto considera que as tarefas possuem pré-requisitos, podendo exigir dos robôs uma ou mais habilidades, e só podem ser concluídas se todos os pré-requisitos forem atendidos. Cada robô pode possuir somente uma única habilidade, de forma que os robôs devem formar coalizões para concluir tarefas que exigem mais de uma habilidade. O sistema possui a premissa de ser totalmente distribuído e descentralizado. O processamento computacional exigido para coordenar um leilão é distribuído entre os robôs em rodadas, onde cada robô deverá atuar como leiloeiro em seu turno. O cálculo do valor dos lances é realizado em função de um conjunto de fatores, os quais ponderam a importância de parâmetros do sistema, como distribuição de tarefas e distância do recurso leiloado. O sistema foi validado através de simulações computacionais em um cenário de busca e resgate, com ambiente parcialmente desconhecido, onde os robôs foram equipados com mecanismos de sensoreamento, mapeamento, exploração baseada em fronteiras, planejamento de trajetória, controle de navegação e desvio de obstáculos. O primeiro grupo de resultados valida o funcionamento do mecanismo de leilão de forma isolada em dois cenários distintos, variando o número de tarefas individuais, colaborativas e de robôs presentes no ambiente. O segundo grupo de resultados valida o funcionamento do sistema como um todo, de forma integrada. Os resultados demonstram um desempenho satisfatório do mecanismo proposto, permitindo que os robôs atuem colaborativamente na resolução do problema. Ainda, confirmou-se que a performance do sistema é parametrizável em função de constantes pré-definidas. Por fim, as simulações sugerem que o mecanismo de leilão é escalável. No entanto, mais testes são necessários para confirmar, efetivamente, a escalabilidade do sistema. |