Método bioinspirado para exploração e mapeamento de ambientes internos com múltiplos VANT

• Autor(a) principal: Rosa, Ricardo da
• Data de Publicação: 2020
• 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/1/5024
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO; Drone; Espaços topológicos lineares; Mapeamentos (Matemática) - Simulação por computador; Métodos de simulação; Drone aircraft; Linear topological spaces; Mappings (Mathematics) - Computer simulation; Simulation methods; Engenharia Elétrica

O uso de veículos aéreos não tripulados autônomos surge como uma opção de apoio em diversas atividades realizadas pelo ser humano, especialmente naquelas em que o processo de execução pode ser perigoso. A busca de vítimas feita por equipes de resgate em ambientes atingidos por catástrofes, tais como terremotos e furacões, é um exemplo disso, uma vez que, geralmente, não há conhecimento prévio do estado do espaço físico. A exploração e o mapeamento de ambientes com múltiplos Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT) pode auxiliar equipes na identificação das condições do local em um ambiente interno. A construção de mapas a partir de vários VANT autônomos exige um método de exploração do ambiente que pode fornecer resultados plausíveis do mapeamento e apresentar visibilidade para equipes de resgate em um período de tempo adequado. O método de exploração e mapeamento proposto faz a utilização de uma estrutura topológica para a representação do mapa, inspirado na estrutura hexagonal que as colmeias de abelhas possuem. Os VANT possuem um comportamento semelhante ao das abelhas no processo de construção dos favos da colmeia para as atividades de mapeamento de novos espaços. Nesse sentido, foram desenvolvidas três estratégias diferentes para a alocação de hexágonos a serem explorados: First In First Out, Distância Euclidiana e Distância Euclidiana Relativa. A estratégia de Distância Euclidiana Relativa (DER) apresentou resultados mais satisfatórios em intensidade do tráfego dos robôs aéreos e tempo total de exploração e mapeamento do ambiente. Experimentos foram realizados, fazendo uso de ambientes de simulação para validação do método proposto, variando o número de cenários e as estratégias adotadas. A redução dos deslocamentos dos VANT influencia diretamente no tempo de execução da exploração. O mapeamento topológico bioinspirado proposto nesta tese apresenta-se como uma opção viável para times de robôs aéreos na atividade de exploração e mapeamento de ambientes internos desconhecidos.