Monitoramento de múltiplos perímetros dinâmicos com robôs móveis

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Vítor Machado Guilherme Barros lattes
Orientador(a): Douglas Guimarães Macharet lattes
Banca de defesa: Luiz Chaimowicz, Vinícius Mariano Gonçalves
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Departamento: ICX - DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Time-varying curves
Navigation
Trajectory tracking
Patrolling
Robot cooperation
Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/35380
Resumo: O uso de robôs móveis para execução de tarefas previamente executadas apenas por objetos estacionários ou humanos é um dos principais tópicos de desenvolvimento de estudos e pesquisas atualmente. Atividades como o monitoramento de regiões, vigilância, operações de resgate, rastreamento de trajetórias, mapeamento e muitas outras, são exemplos de tarefas nas quais o emprego de robôs pode ser um fator determinante para uma melhor solução. No presente trabalho, tarefas de monitoramento de perímetros são estudadas de forma que equipes de robôs possam ser empregadas na realização da mesma em ambientes dinâmicos e completamente observáveis de forma que tais equipes cooperem para manter o maior número de regiões possível sob vigilância. Nesse trabalho, esse problema é trabalhado na divisão do mesmo em três subproblemas: (i) determinar como cobrir cada região, definindo um perímetro ao redor da mesma; (ii) estabelecer um padrão de comunicação entre os agentes de forma que as tarefas possam ser atribuídas sem a necessidade de um sistema central de comando que determina qual(is) robô(s) devem cobrir quais regiões; (iii) guiar o(s) robô(s) até a região de sua missão de maneira organizada, de forma que eles possam a executar durante o maior tempo possível. Simulações e análise matemática utilizando múltiplos robôs em diferentes cenários foram realizadas para ilustrar a abordagem adotada para executar a tarefa de moni- toramento de múltiplos perímetros dinâmicos de maneira eficiente.
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No presente trabalho, tarefas de monitoramento de perímetros são estudadas de forma que equipes de robôs possam ser empregadas na realização da mesma em ambientes dinâmicos e completamente observáveis de forma que tais equipes cooperem para manter o maior número de regiões possível sob vigilância. Nesse trabalho, esse problema é trabalhado na divisão do mesmo em três subproblemas: (i) determinar como cobrir cada região, definindo um perímetro ao redor da mesma; (ii) estabelecer um padrão de comunicação entre os agentes de forma que as tarefas possam ser atribuídas sem a necessidade de um sistema central de comando que determina qual(is) robô(s) devem cobrir quais regiões; (iii) guiar o(s) robô(s) até a região de sua missão de maneira organizada, de forma que eles possam a executar durante o maior tempo possível. Simulações e análise matemática utilizando múltiplos robôs em diferentes cenários foram realizadas para ilustrar a abordagem adotada para executar a tarefa de moni- toramento de múltiplos perímetros dinâmicos de maneira eficiente.The usage of mobile robots to perform tasks that were previously done only by station- ary objects or humans has been one of the main focus of studies nowadays. Activities such as patrolling, surveillance, rescuing, tracking, mapping and many others, are ex- amples of tasks in which using robots can be a determinant factor to improve quality and robustness of one solution. In this work, perimeter patrolling activities are addressed in a way that a team of robots can be used to perform such activity in fully observable and time varying environments and cooperating to maintain as many regions covered as possible. This problem is addressed by decomposing it in three sub problems: (i) determining how to cover each region, by defining a perimeter around it; (ii) establishing a communication pattern between the agents in a way that surveillance missions can be communicated without the necessity of a centralized command center that will determine which robot will cover which area; (iii) guiding the robots to their patrolling mission in a organized way so that they can spend most of their time executing the patrolling task instead of navigating to its target. Simulations and mathematical analysis using multiple robots in different environ- ments were performed to illustrate the approach adopted to effectively follow multiple dynamic perimeters.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorengUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoUFMGBrasilICX - DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃOhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pt/info:eu-repo/semantics/openAccessComputação – Teses.Robôs móveis – Teses.Monitoramento de perímetros – Teses.Rastreamento de trajetórias – Teses.Cooperação de robôs – Teses.Time-varying curvesNavigationTrajectory trackingPatrollingRobot cooperationMonitoramento de múltiplos perímetros dinâmicos com robôs móveisMultiple dynamic perimeter surveillance with mobile robotsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALdissertacaoFinal_VitorBarros.pdfdissertacaoFinal_VitorBarros.pdfTexto final da dissertaçãoapplication/pdf12106610https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/35380/1/dissertacaoFinal_VitorBarros.pdfc59be0b60aea10e21b1515959cf5cd38MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8914https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/35380/2/license_rdff9944a358a0c32770bd9bed185bb5395MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82119https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/35380/3/license.txt34badce4be7e31e3adb4575ae96af679MD531843/353802021-03-24 15:35:59.26oai:repositorio.ufmg.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2021-03-24T18:35:59Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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