Comportamento coletivo e bioinspirado para sistemas multirrobô

• Autor(a) principal: Rohrich, Ronnier Frates
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26357
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::AUTOMACAO ELETRONICA DE PROCESSOS ELETRICOS E INDUSTRIAIS; Robôs industriais; Gás - Medidas de segurança; Robôs - Sistemas de controle; Sensores; Robótica; Sistemas Ciber-Físicos; Olfato - Automação; Robots, Industrial; Gas - Security measures; Robots - Control systems; Sensors; Robotics; Cyber-physical system; Smell - Automation; Engenharia Elétrica

Este trabalho discute uma nova abordagem de mapeamento coletivo usando robôs móveis autô- nomos especialmente projetados para monitorar diferentes níveis de concentração de gás. Além de realizar o mapeamento amplo de ambientes internos, abordagens envolvendo busca pela fonte de gás e delimitação de rotas seguras também são apresentadas. Assim, aspectos de coletividade em sistemas multirrobô são desenvolvidos, como o compartilhamento de informações e níveis de escalabilidade eficientes. O grupo atua como um sensor composto que pode se mover de forma independente para procurar uma zona de detecção ideal. Os comportamentos atribuídos ao sistema multirrobô como a busca autônoma e continua por fontes de energia para sobrevivência, tomadas de decisões coletiva e transferência de conhecimento são bioinspirados em mecanismos cognitivos observados nas colônias de bactérias. Desta forma, abordagens individuais e coletivas com variações no números de robôs são amplamente exploradas. O método é avaliado em ambiente simulado e em um sistema ciberfísico especialmente desenvolvidos para experimentar com segurança gases e robôs móveis enquanto reproduz o comportamento dinâmico e realista do gás. Os experimentos são realizados para esclarecer as contribuições coletivas de mapeamento de gás e a pesquisa de gás é comparada por meio de vários robôs móveis com e sem detecção coletiva. A abordagem proposta é avaliada em um ambiente insalubre para elucidar sua eficá- cia. Além de apresentar as diferenças relacionadas entre as abordagens sensoriais coletivas e individuais, este trabalho contribui com análises da escalabilidade em sistemas multirrobô para detecção de gás. Outra contribuição é evidenciada através de um sistema experimental ciberfísico simulado para testar o desempenho dos algoritmos antes de aplicá-lo na prática. Além disso, a abordagem coletiva utilizando um sistema multirrobô equipado com sensores de gás proporciona a delimitação de diferentes regiões gasosas, atribuindo-lhes diferentes tarefas de acordo com a necessidade momentânea. A abordagem coletiva busca otimizar rotas para a fonte de gás, oferecendo alternativas mais seguras de acesso ao ambiente.