Planejamento Online com Gêmeos Digitais para Frotas de Robôs Heterogêneos em Ambientes Mistos com Incerteza

• Processo: 24/15649-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Metodologia e Técnicas da Computação
• Pesquisador responsável: Thiago Boaventura Cunha
• Beneficiário: Matheus Aparecido do Carmo Alves
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/15472-9 - Controle de impedância de atuadores hidráulicos para robôs com pernas e braços, AP.JP
• Assunto(s): Aprendizado por reforço
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aprendizado por Reforço | frota de robôs | Gêmeo Digital | Planejamento online | Planejamento sob Incerteza | Robótica, Inteligência Aritificial

Resumo

Pesquisas com robôs móveis voltadas para a solução de problemas em ambientes onde humanos e robôs coexistem têm atraído significativos investimentos públicos e privados nos últimos anos. Nesse cenário, a utilização de frotas heterogêneas de robôs inteligentes e autônomos tem demonstrado vantagens claras, especialmente na execução de tarefas em locais perigosos ou de difícil acesso para humanos. A adaptabilidade elevada desses sistemas permite que os robôs se organizem de forma eficaz para resolver tarefas complexas, ao mesmo tempo em que oferecem suporte aos humanos presentes no ambiente. Contudo, a navegação e o planejamento de ações nesses contextos exigem que os robôs sejam capazes de adaptar seu comportamento de maneira ágil e eficiente para lidar com incertezas, reduzir custos operacionais e garantir a execução segura e eficaz de suas missões, evitando danos a si mesmos, ao ambiente e às pessoas envolvidas no processo. Desta forma, este projeto de pesquisa propõe o desenvolvimento de um algoritmo para planejamento online (em tempo real) que seja genérico, robusto e descentralizado, visando capacitar diferentes tipos de robôs a colaborar em prol de um objetivo comum, enquanto suportam tarefas distribuídas em ambientes mistos. Para assegurar a viabilidade dessa aplicação em cenários reais, será criada uma solução embarcada, leve e otimizada, que combina técnicas de aprendizado por reforço com modelos de Gêmeos Digitais. Ciente dos benefícios potenciais dessa pesquisa, o projeto conta com o apoio da Petrobras, que planeja testar e validar a solução proposta em suas plataformas de petróleo. De maneira geral, esta pesquisa busca preencher lacunas na literatura existente e fomentar o avanço das pesquisas em robótica no Brasil para enfrentar e resolver desafios concretos na indústria nacional.