Planeamento de caminhos para cobertura de ambientes usando múltiplos robôs

Abstract

Esta dissertação aborda o problema de planeamento de caminhos que garante a cobertura de um ambiente por uma equipa de robôs móveis autónoma. Pretende-se varrer um ambiente, para que o/os robô/ôs passem em praticamente todos os pontos deste, ou em pontos de interesse, evitando os obstáculos que aparecem durante a tarefa. Neste caso é utilizado uma eficácia de 95% para todos os ambientes apresentados. Para além do estudo do estado da arte, são testados em simulação alguns dos algoritmos em implementação utilizando-se de 1 a 4 robôs. Todos os algoritmos recorrem ao uso de uma decomposição celular aproximada, sendo o ambiente em questão aproximado a uma matriz. Como cenários de teste, são utilizados três ambientes distintos. As simulações realizadas com os algoritmos validam grande parte das suas características sendo possível evidenciar alguns pontos fortes e pontos fracos conforme os ambientes e os algoritmos desenvolvidos. São feitos vários testes para cada ambiente e tiradas conclusões finais sobre cada um deles, podendo-se finalizar que o comportamento dos algoritmos responde de maneira diferente consoante as características do ambiente em questão.

This work addresses the problem of path planning that assures the coverage of an environment by teams of autonomous mobile robots. It is intended to scan an environment so that the robot or robots can pass in virtually every point, or points of interest, of it, avoiding obstacles that appear during the task. The task is considered complete when 95% of the environment is covered. In addition to the study of the state of art, some algorithms are tested in simulation with teams that use from 1 to 4 robots. All algorithms resort to approximate cell decomposition, with the environment involved being represented by a matrix. Three different environments are used as test scenarios. The algorithms simulations validate most of their features, being possible to show some strengths and weaknesses related to the environments and developed algorithms. Several tests were performed for each environment and the conclusion is that the behavior of algorithms is different depending on the characteristics of the environment in question.