Planejamento inteligente de trajetórias para navegação autônoma e cooperativa de múltiplos robôs

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Almeida, João Paulo Lima Silva de lattes
Orientador(a): Arruda, Lúcia Valéria Ramos de lattes
Banca de defesa: Arruda, Lúcia Valéria Ramos de, Oliveira, André Schneider de, Fabro, João Alberto, Botelho, Silvia Silva da Costa, Pimenta, Luciano Cunha de Araújo
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
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4262
Resumo: As aplicações da robótica são destacadas em diversas áreas do conhecimento, especialmente aquelas que consideram sistemas multirrobô, em que múltiplos robôs móveis são capazes de desenvolver uma tarefa de forma autônoma e cooperativa. Neste contexto, os sistemas inteligentes são ferramentas válidas para promover a navegação e coordenação de um sistema multirrobô. Este trabalho tem como principal objetivo apresentar soluções para problemas que requerem o planejamento de rotas para múltiplos robôs, definidos a partir de um ambiente que contém pontos de passagem obrigatórios (alvos) e obstáculos estáticos e dinâmicos. Neste ambiente, o sistema multirrobô deve visitar todos os alvos de forma cooperativa e finalizar a navegação em um local pré-definido. Inicialmente, o conhecimento do ambiente é limitado apenas à posição dos alvos (os obstáculos são desconhecidos) e, portanto, um planejador híbrido de rotas é proposto para calcular os caminhos a serem navegados pelos robôs a partir deste conhecimento prévio (etapa off-line) e tratar problemas inesperados durante a navegação (etapa on-line, desenvolvida individualmente por cada robô), tais como o desvio de obstáculo e perda de localização. O planejador híbrido é modelado através de uma adaptação do problema do caixeiro viajante múltiplo, e solucionado com algoritmos genéticos combinados a heurísticas cooperativas. Em uma segunda etapa, o conhecimento prévio sobre o ambiente consiste apenas nas posições inicial e final dos robôs. Nesse caso, os robôs devem explorar o ambiente para localizar e visitar os alvos, enquanto desviam dos obstáculos, até atingir as suas posições finais. Para isto, uma estratégia on-line e bioinspirada em comportamento de estigmergia por feromônios artificiais é proposta para promover uma navegação cooperativa e distribuída. Os robôs considerados neste trabalho são homogêneos, independentes, possuem habilidades de comunicação limitadas e são dotados de controladores fuzzy para sua movimentação. Resultados de simulação são apresentados para a validação dos planejadores e uma implementação com robôs reais em um ambiente experimental confirma a factibilidade das estratégias propostas.