Uma estratégia para navegação de robôs de serviço semiautônomos usando informação local e planejadores probabilísticos

• Autor(a) principal: Elias Jose de Rezende Freitas
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AU7FP4
• topic: planejadores probabilísticos; robôs de serviço; navegação; desvio de obstáculos; Navegação de robôs móveis; Engenharia elétrica; Desvio de obstáculos

Os robôs de serviço são desenvolvidos para realizarem tarefas úteis aos seres humanos, como limpar um ambiente, entregar uma encomenda ou auxiliar na mobilidade humana, especialmente, de idosos ou de pessoas portadoras de alguma necessidade especial. Existem vários tipos de robôs de serviços, dentre eles os classificados como semiautônomos, foco deste trabalho. Esses robôs são parcialmente controlados por um ser humano, ficando o robô responsável por tarefas específicas, principalmente aquelas relacionadas com a segurança da missão. Esta dissertação propõe uma estratégia para a navegação de robôs semiautônomos baseada apenas em informações locais obtidas pelos sensores instalados no robô e um planejador probabilístico que gera caminhos a serem seguidos localmente por ele, garantindo assim o desvio de obstáculos. A missão que o robô deve cumprir é definida pelo usuário por meio de uma sequência de comandos simples, como siga em frente e vire à direita, sendo esse comando codificado por campos vetoriais artificiais, que são utilizados pelo funcional de custo a ser otimizado pelo planejador. Essa estratégia de navegação é interessante já que esses robôs de serviço semiautônomos, diferentemente de outros, podem não ter um mapa do ambiente ou um sistema de localização global. Nesse caso, eles operam em ambientes desconhecidos e sua missão pode ser controlada por um operador humano. Arquiteturas puramente deliberativas, que utilizam um planejador de caminhos para desvio de obstáculos, geralmente, necessitam da localização do robô em um mapa, sendo difíceis de serem aplicadas por esse tipo de robô. Por outro lado, arquiteturas puramente reativas podem levar o robô a condições indesejadas ou fazer com que o robô execute movimentos pouco suaves. Para a avaliação experimental dessa estratégia de navegação, considerou-se um ambiente típico de prédios comerciais, hospitais e escolas composto de corredores e interseções. Nesse ambiente, a estratégia foi utilizada para controlar robôs simulados e dois robôs de serviço semiautônomos reais. Os resultados obtidos demostram que os robôs foram capazes de executar a missão definida pelo usuário, desviando eficientemente e de forma planejada de obstáculos estáticos e, para algumas situações bem definidas, dinâmicos, incluindo pessoas se locomovendo no ambiente durante a missão. A comparação com métodos clássicos baseados em SLAM mostra que, além de mais simples e eficiente, a metodologia proposta apresenta melhores resultados em ambientes dinâmicos. Ao comparar com uma estratégia reativa que utiliza campos potenciais, percebe-se que esse tipo de estratégia nem sempre fornece caminhos suaves, podendo levar a condições de mínimos locais, diferentemente do resultado obtido com a metodologia deste trabalho.