Tese: Comportamento coletivo em sistemas robóticos multi-agentes usando sensores virtuais
Aluno(a) : Pedro Bittencourt e SilvaOrientador(a): Marco A. Meggiolaro
Área de Concentração: Mecânica Aplicada
Data: 26/04/2012
Resumo: Robótica coletiva de enxame é uma abordagem para o controle de sistemas robóticos multi-agentes baseada em insetos sociais e outros sistemas naturais que apresentam características de auto-organização e emergência, com aplicações disruptivas em robótica e inúmeras possibilidades de expansío em outras áreas. Porém, sendo um campo relativamente novo existem poucas plataformas experimentais para seu estudo, e as existentes sío, em sua maioria, especialmente desenvolvidas para tarefas e algoritmos específicos. Uma plataforma de estudos genérica para o estudo de sistemas robóticos coletivos é, por si só, uma tarefa tecnológica nío trivial além de ser um recurso valioso para um centro de pesquisas interessado em realizar experimentos no assunto. Neste trabalho dois importantes algoritmos de controle colaborativo multi-robôs foram estudados: busca do melhor caminho e transporte coletivo. Uma análise completa dos mecanismos biológicos, dos modelos lógicos e do desenvolvimento dos algoritmos é apresentada. Para realizar os experimentos uma plataforma genérica foi desenvolvida baseada nos robôs móveis “iRobotCreate”. Sensores virtuais sío implementados através de um sistema de visío computacional combinado com um simulador em tempo real. O sistema de sensores virtuais permite a incorporação de sensores ideais no sistema experimental, incluindo modelos mais complexos de sensores reais, e a possibilidade da adição de ruído simulador nas leituras. Esta abordagem permite também a utilização de sensores para detecção de objetos virtuais, criados pelo simulador, como paredes virtuais e feromônios virtuais. Cada robô possui um sistema eletrônico embarcado especialmente desenvolvido baseado em micro controlador ARM. A eletrônica adicionada é responsável por receber as leituras dos sensores virtuais através de um link de radio em um protocolo customizado e calcular, localmente, o comportamento do robô. Os algoritmos sío implementados na linguagem de alto nível Lua. Mesmo com as leituras dos sensores virtuais sendo transmitidas de um sistema centralizado é importante ressaltar que todo o algoritmo de inteligência é executado localmente por cada agente. As versões modificadas e adaptadas dos algoritmos estudados na plataforma com sensores virtuais foram analisadas, juntamente com suas limitações, e se mostraram compatíveis com os resultados esperados e acessíveis na literatura que utiliza sistemas experimentais mais específicos e mais dispendiosos. Portanto, a plataforma desenvolvida se mostra capaz como ferramenta para experimentos em controle de sistemas robóticos multi-agentes com baixo custo de implementação, além da inclusío, através do mecanismo de sensores virtuais, de sensores ainda em desenvolvimento ou comercialmente indisponíveis.