Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22050
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Redes de Petri de alto nível e PNRD invertida associadas ao controle de robôs móveis: uma abordagem para operações de busca e salvamento em trilhas e travessias
Alternate title (s): High-level Petri nets and inverted PNRD associated to mobile robot control: an approach to search and rescue on trails and crossings
Author: Fonseca, João Paulo da Silva
First Advisor: Tavares, José Jean-Paul Zanlucchi de Souza
First member of the Committee: Oliveira, Gina Maira Barbosa de
Second member of the Committee: Gonçalves, Rogério Sales
Third member of the Committee: Rohmer, Eric
Fourth member of the Committee: Foyo, Pedro Manuel Gonzalez del
Summary: A cada dia um número maior de pessoas passa a se interessar por atividades ao ar livre. Um exemplo comum no Brasil é caminhar em trilhas e travessias ao longo de biomas naturais, normalmente gerenciados por parques estaduais. Porém, nem sempre os principiantes dispõem de conhecimento da área ou estão acompanhados por um guia e muitos nem mesmo estão fisicamente preparados para completar o percurso. Consequentemente, percebe-se um aumento significativo no número de incidentes de pessoas perdidas ou feridas em trilhas e travessias no país. Devido ao apelo social, algumas áreas da tecnologia já auxiliam estudos científicos sobre operações de busca e salvamento, como é o caso da robótica móvel e da inteligência artificial. No entanto, soluções para ambientes de trilhas e travessias são pouco relatadas na literatura, mostrando-se um desafio para a área. Esta tese propõe uma solução, baseada em redes de Petri de alto nível e na tecnologia RFID, aplicada no controle de robôs móveis para operações de busca e salvamento em trilhas e travessias. Para isso, parte-se do conceito de uma técnica denominada rede de Petri inserida em base de dados RFID (PNRD), originalmente desenvolvida para rastreio e controle de movimentação de objetos passivos ao longo de processos logísticos e de manufatura. Para ambientes característicos de busca e salvamento, nos quais há interesse em se rastrear e controlar a movimentação de agentes com comportamento ativo, propõe-se uma modificação estrutural da PNRD, denominada PNRD invertida ou iPNRD. A tese apresenta ainda duas arquiteturas de controle utilizadas para integrar os modelos em redes de Petri de alto nível, desenvolvidos na plataforma CPN Tools, tanto com dispositivos embarcados em robôs móveis, como com o ambiente de simulação desenvolvido na plataforma V-REP. Testes operacionais indicam que o método proposto tende a aumentar a rastreabilidade do usuário e direcionar as buscas para área reduzida, aumentando as chances de salvamento.
Abstract: Several people are interesting for outdoor activities. A common example in Brazil is walking on trails and crossings along natural biomes. However, beginners do not know the area or have a guide, and many are not physically ready to complete the trek. Consequently, the number of injured or lost people on trails and crossings are increasing. Due to the social appeal, some technological areas carry out scientific studies on search and rescue operations, such as mobile robotics and artificial intelligence. However, solutions for trekking environments are little reported in the literature. This thesis proposes a solution, based on high-level Petri nets and RFID technology, applied in the control of mobile robots for search and rescue operations on trails and crossings. For this, the concept of a technique called Petri net inside RFID database (PNRD), originally developed for tracking and controlling the movement of passive objects along logistic and manufacturing processes, is used. For characteristic search and rescue environments, where there is interest in tracking and controlling the movement of agents with active behavior, a structural modification of PNRD, called inverted PNRD or iPNRD, is proposed. The thesis also presents two control architectures used to integrate the models in high-level Petri nets, developed in the CPN Tools, with devices embedded in mobile robots, as well as with the simulation environment developed in the V-REP platform. Operational tests indicate that the proposed method tends to increase the user's traceability and direct the searches to a reduced area, increasing the chances of rescue.
Keywords: Engenharia mecânica
Robôs móveis
Mechanical engineering
Petri nets
Mobile robots
Redes de Petri
Busca e salvamento
PNRD invertida
Robôs móveis
Redes de Petri de alto nível
Arquitetura de controle
Search and rescue
High-level Petri nets
Inverted-PNRD
Mobile robots
Control architecture
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO::LINGUAGEM FORMAIS E AUTOMATOS
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO::ARQUITETURA DE SISTEMAS DE COMPUTACAO
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS::CONTROLE DE SISTEMAS MECANICOS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: FONSECA, J.P.S. Redes de Petri de alto nível e PNRD invertida associadas ao controle de robôs móveis: uma abordagem para operações de busca e salvamento em trilhas e travessias. 2018. 146 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.782.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.782
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22050
Date of defense: 18-May-2018
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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