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Previous issue date: 2016-09-09 / Com a evolução da tecnologia, estão aumentando as aplicabilidades dos robôs em nosso meio. Em alguns casos, a utilização de sistemas com múltiplos robôs autônomos trabalhando em cooperação se torna uma ótima alternativa. Há várias pesquisas em andamento na área de robótica com o intuito de aprimorar estas tarefas. Entre estas pesquisas estão os sistemas de patrulhamento. Neste trabalho, o sistema de patrulhamento utilizando múltiplos robôs é implementado considerando a série de chegada de alertas nas estações de monitoramento e o robô pode andar somente em uma única direção. Devido ao número de estações que podem entrar em alerta e ao número de robôs, o controle desse sistema se torna complexo. Como a finalidade de um sistema de patrulhamento é atender possíveis alertas de invasores, é imprescindível que haja uma resposta rápida do controlador responsável para que um robô logo seja encaminhado com o propósito de atender a esse alerta. No caso de sistemas com múltiplos robôs, é necessário que haja uma coordenação do controlador para que os robôs possam atender o máximo de alertas possíveis em um menor instante de tempo. Para resolver esse problema, foi utilizado um controlador composto por uma técnica inteligente de otimização bioinspirada chamada de “Algoritmo Genético” (AG). Este controlador centraliza todas as decisões de controle dos robôs, sendo responsável por orientá-los em relação aos movimentos e captação de informação. As decisões são tomadas com o intuito de maximizar a recompensa do sistema. Esta recompensa é composta pelo ganho de informação do sistema e por uma penalização gerada pela demora em atender aos alertas ativados. Foram feitas simulações com a intenção de verificar a eficácia desse controlador, comparando-o com um controlador utilizando heurísticas pré-definidas. Essas simulações comprovaram a eficiência do controlador via Algoritmo Genético. Devido ao fato do controlador via AG analisar o sistema como um todo enquanto que o controlador heurístico analisa apenas o estágio atual, foi possível observar que a distribuição dos robôs no mapa permitia um atendimento mais ágil às estações com alerta ativados, assim como uma maior aquisição de informações do local.
Outro fato importante foi em relação à complexidade do sistema. Foi notado que quanto maior a complexidade do sistema, ou seja, quanto maior o número de robôs e de estações, melhor era a eficiência do controlador via Algoritmo Genético em relação ao controlador heurístico. / New technologies have been considerable advances, and consequently, thus allows the robot appearance as an integral part of our daily lives. In recent years, the design of cooperative multi-robot systems has become a highly active research area within robotics. Cooperative multi-robot systems (MRS) have received significant attention by the robotics community for the past two decades, because their successful deployment have unquestionable social and economical relevance in many application domain. There are several advantages of using multi-robot systems in different application and task. The development and conception of patrolling methods using multi-robot systems is a scientific area which has a growing interest.
This work, the patrol system using multiple robots is implemented considering the series of arrival of alerts in the monitoring stations known and the robot was limited to move in one direction. Due to the large number of stations that can assume alert condition and due to the large number of robots, the system control becomes extremely complex. Patrol systems are usually designed for surveillance. An efficient controller permits a patrol in a way that maximizes their chances of detecting an adversary trying to penetrate through the patrol path. The obvious advantage of multi-robot exploration is its concurrency, which can greatly reduce the time needed for the mission. Coordination among multiple robots is necessary to achieve efficiency in robotic explorations. When working in groups, robots need to coordinate their activities. However, a Genetic Algorithm approach was implemented to carryout an optimized control action provided from the controller. In fact the controller determines the robot's behavior. The decision strategies are implemented in order to maximize the system response.
The present work deals with a computational study of controller based on Genetic Algorithm and it comparison with another controller based pre-defined heuristics. The simulation results show the efficiency of the proposed controller based on Genetic Algorithm, when compared with the controller based on heuristics. The right decisions from the controller based on Genetic Algorithm allowed a better distribution of the robots on the map leading to fast service stations with active alert, as well as increased acquisition of location information.
Another important fact was regarding the complexity of the system. Also, as a result, it was noticed an excellent efficiency of the controller based on Genetic Algorithm when the existence of the large number of robots and stations.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/3608 |
| Date | 09 September 2016 |
| Creators | Sá, Rafael José Fonseca de |
| Contributors | Marcato, André Luís Marques, Silva Junior, Ivo Chaves da, Oliveira, Fernando Luiz Cyrino, Oliveira, Leonardo Willer de |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, UFJF, Brasil, Faculdade de Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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