Sistemas bio-inspirados para coordenação de múltiplos robôs móveis

Abstract

Agradeço a Deus pela grandiosa oportunidade que tem me concedido e pela fé e serenidade proporcionados nos momentos mais difíceis. À minha família que sempre esteve do meu lado nos momentos mais difíceis. Meus pais, Milton e Helena, e meus irmãos, Fabio e Fernando. Pessoas que me ajudaram em todos os sentidos, e apoiando todo o tempo que estive longe de casa. Devo muito a eles, pela atenção e paciência. À minha noiva, Dayane, pela sua compreensão e infindável paciência durante o período que estive ausente por me dedicar ao desenvolvimento deste trabalho, pelo companherismo e apoio em todos os momentos. Agradeço a Profa. Dra. Roseli pelo esforço sem medida em me orientar, sempre disposta a ajudar. Agradeço pela confiança depositada, pela liberdade dada para trabalhar e pelos ensinamentos durante esse período de doutorado. Ao Prof. Dr. Maurício Figueiredo pelo apoio, por ter me iniciado nessa caminhada. Tudo o que eu obtive devo às suas conversas, conselhos profissionais e dedicação em me apoiar nas minhas decisões. Ao Prof. Dr. Denis F. Wolf e ao amigo Gustavo Pessin por indicarem a plataforma Player/Stage e pelos ensinamentos dos primeiros passos nesta ferramenta, fundamental para a obtenção dos resultados deste trabalho. Ao Prof. Dr. Roland Siegwart por ter me recebido na Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Suíça, durante o período de doutorado sanduíche, ao Prof. Dr. Dizan Vasquez e ao seu aluno de doutorado Andreas Breitenmoser por inúmeras reuniões de onde surgiram ideias que foram essenciais para o desenvolvimento deste trabalho.

Uma Heurística para o Problema de Patrulhamento de Ambientes com múltiplos Agentes

“…Em [5], encontram-se métodos que podem ser utilizados tanto para visitar o local, bem como efetuar a vigilância de determinadas regiões conhecidas e desconhecidas. Calvo [6] considerou um problema de gerenciamento de múltiplos-robôs para vigilância em ambientes desconhecidos. Foram utilizados os termos: ciclo de vigilância (SE) e o intervalo de vigilância (SI) para descrever o problema.…”

“…Considera-se um horizonte de tempo de planejamento, subdivididos em intervalos de tempo (T ),como em [6], a fim de promover proteção ou supervisão de ambientes conhecidos. O ambienteé representado por um grafo e o objetivoé determinar a trajetóriaótima de múltiplos agentes ( N ) em um ambiente divido em S locais que devem ser monitorados, com N < S. Os agentes (homogêneos) fazem divisão de trabalho, podendo cada um visitar uma parte das regiões alvo.…”

An Approach for Coordinating of the Cooperative Mapping in a Self-Adaptive Formation System Based on a Modification of the Ant Colony Algorithm

“…The coordination strategy is named Self-Adaptive Formation System (SAFS) and it was proposed by Calvo [7]. SAFS is designed according to a modified version of the ant system algorithm presented in [8].…”

Uma abordagem distribuída e bio-inspirada para mapeamento de ambientes internos utilizando múltiplos robôs móveis

“…Contudo deve-se notar que, na prática, esta estrutura de dados não é aplicável a cenários envolvendo robôs reais, uma vez que os mesmos teriam acesso apenas aos seus dados locais de feromônio. Portanto, deve se salientar que nos experimentos iniciais apresentados na presente tese é utilizado o mesmo conceito de mapa global de feromônios empregado nos trabalhos descritos em (CALVO et al, 2011a;CALVO et al, 2011b;CALVO et al, 2011c;CALVO, 2012). Por outro lado, nos experimentos descritos no final deste capítulo, é avaliada a abordagem de feromônios virtuais integrados elucidada na presente tese.…”

“…Neste trabalho foi proposto um novo método de integração de mapas locais baseado em observações inter-robôs, considerando como estratégia de exploração de ambientes internos a abordagem elucidada por Calvo et al (CALVO et al, 2011a;CALVO et al, 2011b;CALVO et al, 2011c) Uma série de experimentos em simulação foi realizada para analisar o desempenho do método proposto, sendo este avaliado segundo os seguintes fatores: (1) influência de três métodos distintos no processo de ajuste na direção de movimento dos robôs, considerando os estímulos provenientes das concentrações de feromônio; (2) diferentes estruturas físicas para os ambientes simulados; (3) variações no alcance do raio de comunicação entre os robôs; (4) variações no parâmetro que define o intervalo mínimo entre dois processos de integração consecutivos de um mesmo par de robôs; (5) o emprego de diferentes quantidades de robôs para se mapear um ambiente com área constante e tempo de exploração também constante; (6) variações no tamanho do ambiente simulado; (7) comparação do método de mapeamento com integração de dados com a abordagem de mapeamento topológico Thinning, baseada em algoritmos de esqueletização de imagens; (8) eficiência do processo de exploração quando se é aplicada também a integração dos mapas locais de feromônio de cada robô, gerando assim uma abordagem de navegação baseada em feromônios virtuais; e (9) eficiência do mapeamento quando este é realizado em aplicações nas quais os robôs devem manter uma determinada organização espacial, denominada formação, empregando-se para tal a estratégia SAFS proposta por Calvo (CALVO, 2012). Uma importante consideração a ser destacada sobre os experimentos é salientar que os mesmos demandaram um esforço de tempo substancial, uma vez que cada simulação exigia um tempo aproximado de 90 minutos e que cada configuração dos experimentos foi simulada 10 vezes.…”