Navegação segregada em enxames de robôs

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Dissertação de mestrado

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Membros da banca

Douglas Guimaraes Macharet
Gina Maira Barbosa de Oliveira
Luciano Cunha de Araujo Pimenta

Resumo

Os enxames de robôs são sistemas formados por uma grande quantidade de robôs que apresentam um comportamento coletivo que emerge das interações entre seus indivíduos e o ambiente no qual estão inseridos. Essa abordagem tem inspiração nas colônias de insetos sociais, como abelhas e formigas, nas quais um grande número de indivíduos cooperam entre si para realizar determinadas tarefas de interesse comum, que dificilmente poderiam ser executadas por indivíduos isolados. Planejar caminhos seguros e eficientes nem sempre é uma tarefa simples. Caso seja preciso manter grupos distintos de agentes separados durante sua navegação, essa tarefa se torna ainda mais complicada. Esse trabalho trata de técnicas que mantenham a segregação durante a navegação de grupos de robôs. Como resultados, uma nova abordagem foi desenvolvida a partir da combinação dos algoritmos Flocking e ORCA e uma métrica foi proposta para avaliar o nível de segregação dos grupos durante seus tempos de navegação.

Abstract

A robotic swarm is a particular type of multi-robot system that employs a large number of simple agents in order to cooperatively perform different types of tasks. In this context, a topic that has received much attention in recent years is the concept of segregation, which exists in several biological systems, and can be useful in many different tasks and scenarios. This concept is important, for example, in tasks that require maintaining robots with similar features or objectives arranged in cohesive groups, while robots with different characteristics remain separate on their own groups. In this paper we propose a decentralized methodology to navigate heterogeneous groups of robots whilst maintaining segregation among different groups. Our approach consists of extending the ORCA (Optimal Reciprocal Collision Avoidance) algorithm with a modified version of the classical flocking behaviors. Numerous trials that were carried out in simulated environments provide statistical insight on the performance of the proposed technique. The results show that the groups remained cohesive during navigation in all evaluated scenarios. Furthermore, the methodology allowed for a faster convergence of the group to the goal when compared to the evaluated algorithms.

Assunto

Robótica, Computação, Optimal Reciprocal Collision Avoidance

Palavras-chave

Enxames de robôs, Flocking, ORCA, Navegação Segregada

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