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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Aplicação da iPNRD com feromônio de formiga para controle autônomo e distribuído de robôs móveis.
Alternate title (s): iPNRD application with ant pheromone for autonomous and distributed control of mobile robots.
Author: Ferreira, Marco Vinícius Muniz
First Advisor: Duarte, Marcus Antônio Viana
First coorientator: Tavares, José Jean-Paul Zanlucchi de Souza
First member of the Committee: Duarte, Marcus Antônio Viana
Second member of the Committee: Tavares, José Jean-Paul Zanlucchi de Souza
Third member of the Committee: Gonçalves, Rogério Sales
Fourth member of the Committee: Oliveira, Gina Maira Barbosa de
Fifth member of the Committee: Basílio, João Carlos dos Santos
Summary: A robótica de enxame possui vários desafios em relação ao controle do comportamento social quando objetivos específicos precisam ser alcançados. Abordagens de inspiração biológica, tal como algoritmos de colônia de formigas, estão no topo das soluções que não utilizam inteligência artificial. Nestes algoritmos as informações locais espalhadas no ambiente são usadas em vez de um banco de dados local centralizado. Esta tese propõe uma solução para o controle autônomo e distribuído de robôs terrestres através da emulação do feromônio de formiga. Para tal, a abordagem iPNRD, que utiliza a base de dados dos elementos da RFID baseada na estrutura de dados forma de uma rede de Petri é implementada. Nesta abordagem o vetor de disparos é salvo nas tags do ambiente, enquanto o vetor de marcação e a matriz de incidência estão salvos no leitor do robô. Durante a aquisição de dados da etiqueta o robô atualiza seu vetor de marcação, alterando seu comportamento. A comunicação robô-ambiente é realizada através de pseudoboxes, que representam informações de controle externas aos componentes das redes de Petri. Para validação experimental um robô baseado em formigas cortadeiras (Attabot) é projetado, e para o ambiente de simulação a plataforma V-REP foi utilizada. Teste operacionais indicam que o método proposto é capaz de coordenar os robôs terrestres para executar uma tarefa específica sem que haja qualquer tipo de controle centralizado. Para isso, é necessário que o ambiente seja modelado e que possua inteligência.
Abstract: Swarm robotics has several challenges in controlling social behavior when specific goals need to be achieved. Biologically inspired approaches, such as ant colony algorithms, are at the top of solutions that do not use artificial intelligence. In these algorithms local information scattered around the environment is used instead of a centralized local database. This thesis proposes a solution for the autonomous and distributed control of terrestrial robots through ant pheromone emulation. To this end, the iPNRD approach, which uses the data structure-based RFID element database as a Petri net is implemented. In this approach the trigger vector is saved in the environment tags, while the marking vector and the incidence matrix are saved in the robot reader. During tag data acquisition the robot updates its marking vector, changing its behavior. Robot-environment communication is performed through pseudoboxes, which represent control information external to the components of Petri nets. For experimental validation, a leaf cutting ant-based robot (Attabot) is designed, and for the simulation environment the V-REP platform was used. Operational tests indicate that the proposed method can coordinate ground robots to perform a specific task without any centralized control. This requires that the environment be modeled and have intelligence.
Keywords: ferômonio de formiga
robôs móveis
arquitetura de controle
iPNRD
Area (s) of CNPq: 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: FERREIRA, Marco Vinícius Muniz. Aplicação da iPNRD com feromônio de formiga para controle autônomo e distribuído de robôs móveis. 2020. 135 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.24
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.24
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32643
Date of defense: 17-Feb-2020
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