Algoritmo neurogenético com vistas para o planejamento de rotas de robôs móveis autônomos

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

Algoritmo neurogenético com vistas para o planejamento de rotas de robôs móveis autônomos

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

Uma abordagem evolucionária para o planejamento online de rotas para múltiplos robôs móveis em ambiente multiagente

O problema de planejamento de rotas de robôs móveis consiste em determinar a melhor rota para um robô, em um ambiente estático e/ou dinâmico, que seja capaz de deslocá-lo de um ponto inicial até e um ponto final, também em conhecido como estado objetivo. O presente trabalho emprega o uso de uma abordagem baseada em Algoritmos Genéticos para o planejamento de rotas de múltiplos robôs em um ambiente complexo composto por obstáculos fixos e obstáculos moveis. Através da implementação do modelo no software do NetLogo, uma ferramenta utilizada em simulações de aplicações multiagentes, possibilitou-se a modelagem de robôs e obstáculos presentes no ambiente como agentes interativos, viabilizando assim o desenvolvimento de processos de detecção e desvio de obstáculos. A abordagem empregada busca pela melhor rota para robôs e apresenta um modelo composto pelos operadores básicos de reprodução e mutação, acrescido de um novo operador duplo de refinamento capaz de aperfeiçoar as melhores soluções encontradas através da eliminação de movimentos inúteis. Além disso, o calculo da rota de cada robô adota um método de geração de subtrechos, ou seja, não calcula apenas uma unica rota que conecta os pontos inicial e final do cenário, mas sim várias pequenas subrotas que conectadas formam um caminho único capaz de levar o robô ao estado objetivo. Neste trabalho foram desenvolvidos dois cenários, para avaliação da sua escalabilidade: o primeiro consiste em um cenário simples composto apenas por um robô, um obstáculo movel e alguns obstáculos fixos; já o segundo, apresenta um cenário mais robusto, mais amplo, composto por múltiplos robôs e diversos obstáculos fixos e moveis. Ao final, testes de desempenho comparativos foram efetuados entre a abordagem baseada em Algoritmos Genéticos e o Algoritmo A*. Como critério de comparação foi utilizado o tamanho das rotas obtidas nas vinte simulações executadas em cada abordagem. A analise dos resultados foi especificada através do Teste t de Student.

Arquitetura de Software para Barcos Robóticos

We propose in this work a software architecture for robotic boats intended to act in diverse aquatic environments, fully autonomously, performing telemetry to a base station and getting this mission to be accomplished. This proposal aims to apply within the project N-Boat Lab NatalNet DCA, which aims to empower a sailboat navigating autonomously. The constituent components of this architecture are the memory modules, strategy, communication, sensing, actuation, energy, security and surveillance, making these systems the boat and base station. To validate the simulator was developed in C language and implemented using the graphics API OpenGL resources, whose main results were obtained in the implementation of memory, performance and strategy modules, more specifically data sharing, control of sails and rudder and planning short routes based on an algorithm for navigation, respectively. The experimental results, shown in this study indicate the feasibility of the actual use of the software architecture developed and their application in the area of autonomous mobile robotics

Determinação automática da altura de edifícios em imagens aéreas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Uma metodologia heurística para minimizar o roteiro nos serviços de leitura de hidrômetros

Este trabalho tem por objetivo propor uma metodologia heurística para o Problema de Cobertura de Arcos aplicado aos serviços de saneamento, em específico na leitura de hidrômetros. Dentro deste contexto desenvolveu-se um aplicativo que permite o planejamento de rotas de maneira que os custos em distância percorrida sejam reduzidos e mantenham-se aproximadamente os mesmos em todos os percursos. A metodologia foi dividida em etapas. Na primeira etapa, para compreender melhor o problema, fez-se uma pesquisa de campo organizando os dados disponibilizados por uma empresa de saneamento. A segunda etapa foi caracterizada pela determinação de pontos em cada metade de trechos de quadra e nas interseções de ruas, os quais foram cadastrados, em um mapa georeferenciado. Este mapa contemplou a região escolhida para o estudo e os pontos cadastrados serviram para determinar e consequentemente, designar as medianas relacionadas, o que constitui a terceira etapa. Para isso utilizou-se respectivamente o algoritmo de Teitz Bart Modificado por CADP e o algoritmo de designação de Gillet e Johnson adaptado. Ao final desta etapa formaram-se subsetores dentro de um setor específico. Na última etapa encontrou-se as rotas de cada subsetor através do algoritmo genético. O aplicativo desenvolvido permitiu flexibilidade de ações, dando autonomia para o usuário na escolha das opções de cálculo. Sua interface gráfica possibilitou a elaboração de mapas e a visualização das rotas em cada subsetor. Além disso o aplicativo minimizou os percursos e distribuiu os subsetores com distâncias aproximadas. A eficiência das heurísticas que embasaram o aplicativo desenvolvido, foi comprovada através dos testes realizados, os quais obtiveram resultados de boa qualidade.

Um algoritmo PSO híbrido para planejamento de caminhos em navegação de veículos utilizando A*

Utilizar robôs autônomos capazes de planejar o seu caminho é um desafio que atrai vários pesquisadores na área de navegação de robôs. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo implementar um algoritmo PSO híbrido para o planejamento de caminhos em ambientes estáticos para veículos holonômicos e não holonômicos. O algoritmo proposto possui duas fases: a primeira utiliza o algoritmo A* para encontrar uma trajetória inicial viável que o algoritmo PSO otimiza na segunda fase. Por fim, uma fase de pós planejamento pode ser aplicada no caminho a fim de adaptá-lo às restrições cinemáticas do veículo não holonômico. O modelo Ackerman foi considerado para os experimentos. O ambiente de simulação de robótica CARMEN (Carnegie Mellon Robot Navigation Toolkit) foi utilizado para realização de todos os experimentos computacionais considerando cinco instâncias de mapas geradas artificialmente com obstáculos. O desempenho do algoritmo desenvolvido, A*PSO, foi comparado com os algoritmos A*, PSO convencional e A* Estado Híbrido. A análise dos resultados indicou que o algoritmo A*PSO híbrido desenvolvido superou em qualidade de solução o PSO convencional. Apesar de ter encontrado melhores soluções em 40% das instâncias quando comparado com o A*, o A*PSO apresentou trajetórias com menos pontos de guinada. Investigando os resultados obtidos para o modelo não holonômico, o A*PSO obteve caminhos maiores entretanto mais suaves e seguros.

Implementação de rotinas computacionais básicas para cabeça estéreo robótica

O Laboratório de Sistemas Inteligentes do Departamento de Engenharia de Computação e Automação da Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN -tem como um de seus projetos de pesquisa -Robosense -a construção de uma plataforma robótica móvel. Trata-se de um robô provido de duas rodas, acionadas de forma diferencial, dois braços, com 5 graus de liberdade cada, um cinturão de sonares e uma cabeça estéreo. Como objetivo principal do projeto Robosense, o robô deverá ser capaz de navegar por todo o prédio do LECA, desviando de obstáculos. O sistema de navegação do robô, responsável pela geração e seguimento de rotas, atuará em malha fechada. Ou seja, sensores serão utilizados pelo sistema com o intuito de informar ao robô a sua pose atual, incluindo localização e a configuração de seus recursos. Encoders (sensores especiais de rotação) foram instalados nas rodas, bem como em todos os motores dos dois braços da cabeça estéreo. Sensores de fim-de-curso foram instalados em todas as juntas da cabeça estéreo para que seja possível sua pré-calibração. Sonares e câmeras também farão parte do grupo de sensores utilizados no projeto. O robô contará com uma plataforma composta por, a princípio, dois computadores ligados a um barramento único para uma operação em tempo real, em paralelo. Um deles será responsável pela parte de controle dos braços e de sua navegação, tomando como base as informações recebidas dos sensores das rodas e dos próximos objetivos do robô. O outro computador processará todas as informações referentes à cabeça estéreo do robô, como as imagens recebidas das câmeras. A utilização de técnicas de imageamento estéreo torna-se necessária, pois a informação de uma única imagem não determina unicamente a posição de um dado ponto correspondente no mundo. Podemos então, através da utilização de duas ou mais câmeras, recuperar a informação de profundidade da cena. A cabeça estéreo proposta nada mais é que um artefato físico que deve dar suporte a duas câmeras de vídeo, movimentá-las seguindo requisições de programas (softwares) apropriados e ser capaz de fornecer sua pose atual. Fatores como velocidade angular de movimentação das câmeras, precisão espacial e acurácia são determinantes para o eficiente resultado dos algoritmos que nesses valores se baseiam

Planejamento de redes de distribuição de energia elétrica de média e baixa tensão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Subsídios geológicos para o planejamento e gestão ambiental do turismo em estâncias: estudo de caso em Paraguaçu Paulista (SP)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Planejamento de trajetórias e navegação de robôs móveis

Oil exploration at great depths requires the use of mobile robots to perform various operations such as maintenance, assembly etc. In this context, the trajectory planning and navigation study of these robots is relevant, as the great challenge is to navigate in an environment that is not fully known. The main objective is to develop a navigation algorithm to plan the path of a mobile robot that is in a given position (

Planejamento de trajetórias e navegação de robôs móveis

Oil exploration at great depths requires the use of mobile robots to perform various operations such as maintenance, assembly etc. In this context, the trajectory planning and navigation study of these robots is relevant, as the great challenge is to navigate in an environment that is not fully known. The main objective is to develop a navigation algorithm to plan the path of a mobile robot that is in a given position (

Azul de metileno imobilizado na celulose/TiO2 e SiO2/TiO2: propriedades eletroquímicas e planejamento fatorial

The electrochemical properties of methylene blue immobilized on cellulose/TiO2 and mixed oxide SiO2/TiO2 matrices were investigated by means of cyclic voltammetry. The electron mediator property of the methylene blue was optimized using a factorial design, consisting of four factors in two levels. The experimental observations and data analyses on the system indicate that the lowest peak separation occurs for Sil/TiOAM, 1.0 mol L-1 KCl solution and 20 mV s-1 scan rate, while values of current ratio closest to unity were found for Cel/TiOAM independent of electrolyte concentration, 0.2 or 1.0 mol L-1, and scan rate, 20 mV s-1 or 60 mV s-1.

Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de 13C no estudo de rotas biossintéticas de produtos naturais

During the last five decades, as a result of an interaction between natural product chemistry, synthetic organic chemistry, molecular biology and spectroscopy, scientists reached an extraordinary level of comprehension about the natural processes by which living organisms build up complex molecules. In this context, 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy, allied with isotopic labeling, played a determinant role. Nowadays, the widespread use of modern NMR techniques allows an even more detailed picture of the biochemical steps by accurate manipulation of the atomic nuclei. This article focuses on the development of such techniques and their impact on biosynthetic studies.

Biotransformação de limoneno: uma revisão das principais rotas metabólicas

There is considerable progress in the study of the biotransformation of limonene. Extensive research on the biotransformation of limonene has resulted in the elucidation of new metabolic pathways. Natural flavors can be produced via biotransformation, satisfying consumer demand for natural products. This review presents some elements concerning the biotransformation of limonene with emphasis on the metabolic pathways. Some comments are also made on problems related to biocatalysis as well as on the application of some compounds originating from the biotransformation of the inexpensive limonene.