Title:
CoopExp – Exploração com Múltiplos Robôs Móveis Cooperativos
Description:

A exploração de ambientes desconhecidos com robôs móveis é uma tarefa relevante em diversos domínios de aplicação da Robótica, e.g., em busca e salvamento, na fase de reconhecimento da zona do incidente, evitando colocar em risco os socorristas humanos enquanto houver uma primeira aferição do ambiente e dos perigos aí existentes. A utilização de múltiplos robôs permite reduzir significativamente o tempo necessário para explorar completamente o ambiente de um factor proporcional ao número de robôs utilizados. Uma das abordagens mais utilizadas nos algoritmos de exploração usa o conceito de fronteira entre áreas já exploradas no espaço vazio e áreas por explorar, sendo necessário selecionar e alocar diferentes fronteiras aos robôs disponíveis [1]. Os algoritmos de exploração são portanto soluções de uma instância do problema de otimização da alocação de tarefas a recursos disponíveis, um problema de decisão mais geral. A sua implementação requer que os robôs disponham de um método para mapeamento e localização simultâneos (SLAM) [2]. A sua implementação requer que os robôs disponham de um método para mapeamento e localização simultâneos (SLAM) [2].

O objetivo desta dissertação de mestrado é estudar técnicas de exploração multi-robô e implementar uma solução na frota de robôs móveis existente no ISR – Universidade de Coimbra, tomando como base código anteriormente desenvolvido em ROS [3] para SLAM multi-robô e recohecimento de contextos em operações de busca e salvamento. Para além de construir um mapa métrico do ambiente, a tarefa de exploração deverá ser usada para anotar este mapa com informação específica do domínio de aplicação. Por exemplo, em busca e salvamento, poderá mapear variáveis como temperatura, densidade de fumo, ou concentração de substâncias explosivas e/ou tóxicas, bem como sinalizar no mapa focos de incêndio e a presença de vítimas. Para garantir a escalabilidade do sistema robótico, deverão ser privilegiadas soluções baseadas em decisão distribuída.

Palavras-chave: Exploração; Robótica móvel; Cooperação; Decisão distribuída; Otimização; ROS.

 

Referências:

[1] Rahul Sawhney, K. Madhava Krishna e Kannan Srinathan, “On Fast Exploration in 2D and 3D Terrains with Multiple Robots”, Proc. of 8th Int. Conf. on Autonomous Agents and Multiagent Systems, pp. 73-80, Budapest, Hungary, May 10-15, 2009.

[2] M. T. Lazaro, Lina M. Paz, Pedro Pinies, Jose A. Castellanos e Giorgio Grisetti, “Multi-Robot SLAM Using Condensed Measurements”, Proc. of IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, Tokyo, Japan, pp. 1069-1076, Nov. 3-8, 2013. DOI: 10.1109/IROS.2013.6696483

[3] Morgan Quigley et al., “ROS: an open-source Robot Operating System”, Proc. of ICRA 2009 Workshop on Open Source Software, Kobe, Japan, May 2009. URL: http://www.robotics.stanford.edu/~ang/papers/icraoss09-ROS.pdf (visitado em 06/06/2014)

 

 

Plano de Trabalho:

1. Familiarização com software já existente (Ubuntu, ROS, SLAM) e hardware (robôs móveis, sensores) (2 semanas);

2. Estudo de algoritmos de exploração com robôs móveis, com ênfase em algoritmos distribuídos multi-robô (1,5 meses);

3. Implementação em ROS de um algoritmo de exploração multi-robô e de um visualizador, acompanhada da realização de testes unitários e de integração em ambiente de simulação (1,5 meses);

4. Realização de testes de integração e de aceitação com robôs móveis reais e melhoramentos do sistema (2 meses);

5. Escrita da dissertação (2 semanas).

 

 

Orientador: Prof. Rui P. Rocha (DEEC-FCTUC), rui.rocha@uc.pt

 

PDF: http://www.deec.uc.pt/~rprocha/CoopExp_proposta_MSc.pdf