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Planejamento de trajetória de robôs autônomos heterogêneos para o mapeamento em 3D cooperativo de um ambiente desconhecido

Processo: 18/13848-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de outubro de 2018
Vigência (Término): 30 de setembro de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica
Pesquisador responsável:Marco Henrique Terra
Beneficiário:Kenny Anderson Queiroz Caldas
Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Sistemas dinâmicos

Resumo

Os robôs móveis autônomos cada vez mais têm executado atividades antes realizadas por humanos, especialmente em tarefas de risco, de longa duração ou repetitivas. Porém, em muitos casos os robôs não possuem um mapa do ambiente de trabalho em antemão, sendo necessário que eles sejam capazes de se localizar e mapear o local em que se encontram, simultaneamente. Neste projeto de doutorado propõe-se então a navegação segura de robôs heterogêneos para o mapeamento em 3D de ambiente desconhecido.A necessidade da utilização de multi-robôs se dá pela redução do tempo da tarefa de mapeamento e pela possibilidade de combinação de diferentes capacidades de percepção e locomoção. A coleta de dados para localização e mapeamento será feira por um sistema de mapeamento SLAM visual-inercial. Um Filtro de Kalman Robusto será desenvolvido para selecionar o melhor modo de operação do sistema de navegação, de acordo com a disponibilidade e confiabilidade dos sensores e das incertezas presentes no local onde orobô se encontra. Com base na integração de dados de diferentes sensores, o frameworkOctoMap será utilizado para obter um modelo volumétrico robusto e realístico do ambiente.Um planejador de trajetórias baseado em Otimização Bayesiana para coordenação demulti robôs será desenvolvido, visando a busca por áreas onde a coleta de dados serámaximizada, respeitando-se as restrições do sistema. Os algoritmos serão inicialmentedesenvolvidos e simulados no Gazebo, um simulador open source que permite uma rápidaprototipagem do sistema. Para validar os métodos desenvolvidos em simulação, serão realizados experimentos no Centro de Robótica da USP São Carlos, utilizando o sistema de captura de movimento de alta precisão Vicon, que servirá como ground truth para os resultados. O Laboratório de Sistemas Inteligentes já possui os robôs móveis que serão utilizados no projeto para sua implementação.