Pathfinding problem solutions in cubic grids with 3D neighborhood expansion

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Santos, Tauana Ohland dos
Orientador(a): Freitas, Edison Pignaton de
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Ambientes 3D
Algoritmos de busca
Robótica
Sistemas de simulação : computação
Palavras-chave em Inglês:
Expanded neighborhood
3D pathfinding
Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/290650
Resumo: Abusca de caminhos em ambientes tridimensionais é essencial para resolver vários pro blemas de aplicação. A busca de caminhos em cenários 3D apresenta uma complexidade significativamente maior do que em contextos bidimensionais, principalmente devido ao aumento nos potenciais caminhos que um agente pode percorrer. Essa complexidade é ainda mais ampliada por obstáculos tridimensionais, que adicionam uma camada de di f iculdade à busca de caminhos e exigem soluções capazes de navegar eficientemente em cenários complexos. Ao considerar a terceira dimensão, o movimento em várias dire ções torna-se relevante para identificar rotas de baixo custo e suavidade em cenários 3D. Para lidar com esses desafios, este trabalho investiga uma técnica inovadora chamada Ex pansão da Vizinhança 3D, que expande uniformemente a busca de vizinhança no espaço tridimensional. A expansão da vizinhança 3D proposta é então integrada aos algoritmos relevantes de suavização de caminhos. O objetivo principal é analisar o impacto da expan são da vizinhança de busca, controlada pelo parâmetro k, no desempenho de algoritmos de busca de caminhos em ambientes 3D. Especificamente, este trabalho examina se o au mento de k resulta em caminhos mais diretos e suaves. A técnica é testada usando mapas baseados em voxel, derivados do jogo online Warframe, que oferecem representações re alistas do espaço 3D. Com base em uma análise estatística de várias métricas de busca de caminho, experimentos realizados com os algoritmos A∗, Theta∗ e JPS demonstram que a expansão da vizinhança melhora significativamente a qualidade dos caminhos resultan tes à medida que k aumenta. Essas descobertas são cruciais para o avanço de aplicações práticas em jogos de computador, robótica e sistemas de simulação.
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