Human-swarn interaction with multi-robot coverage control in virtual reality environment
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Resumo
Este trabalho apresenta a implementação de uma interface humano-enxame de robôs aplicada à tarefa de cobertura por múltiplos robôs em ambientes não-convexos. Os operadores são capazes de interagir com o grupo de robôs em ambiente de realidade virtual (VR), o que possibilita um profundo grau de controle, imersão e intuitidade. Na aplicação VR, a interação com os múltiplos robôs é abstraída em simples ações, permitindo que o usuário interaja com o grupo de robôs criando e removendo obstáculos, criando funções de distribuição de densidade e alterando a velocidade dos robôs. Simulações foram implementadas usando ROS e Unity e demonstram que os robôs reagem a mudanças no ambiente de simulação impostas pelo agente humano. Experimentos foram efetuados em um grupo de robôs e-puck utilizando um sistema de localização baseado em tags de realidade aumentada. Adicionalmente, um novo algoritmo para cálculo de diagramas de Voronoi foi proposto. Esse algoritmo, chamado de Voro*, permite cálculos locais dos diagramas, possibilitando a aplicação desses algoritmos em grandes números de robôs com um desempenho que aumenta à medida que o número de robôs também aumenta.
Abstract
This work presents an implementation of a human-swarm interaction applied in a coveragecontroltaskinnon-convexenvironments. Theoperatorsarecapableofinteracting with the robot swarm in a Virtual Reality (VR) environment, that allows a deep level of control, immersivity and intuitivity. On the VR application, the multi-robot interaction is abstracted in simple actions, allowing the user to interact the robot swarm by creating and removing obstacles, creating density distribution functions and altering the speed of robots. Simulations were implemented using ROS and Unity and demonstrated that robots could react to the changes in the environment introduced by the operators. Experiments were doneusingagroupofe-puckrobotsusingalocalizationsystemthatusesaugmentedreality tags. Additionally, a new algorithm for calculation of Voronoi diagrams was proposed. This algorithm, called Voro*, allows calculating local diagrams, enabling this algorithm to be applied in a large scale of robot groups with a better performance.
Assunto
Engenharia Elétrica, Robótica, Realidade Virtual, Sistema de controle
Palavras-chave
Engenharia elétrica, Algorítmos