A distributed, bio-inspired coordination strategy for multiple agent systems applied to surveillance tasks in unknown environments

Uma abordagem distribuída e bio-inspirada para mapeamento de ambientes internos utilizando múltiplos robôs móveis

“…O principal objetivo do presente trabalho é propor um método de integração de mapas locais baseado em observações inter-robôs, considerando como estratégia de exploração do ambiente o método proposto em (CALVO et al, 2011a;CALVO et al, 2011b) Especificamente, esta estratégia é baseada em uma modificação do tradicional algoritmo de otimização por colônias de formiga (DORIGO, 1992). O conceito biológico que sustenta esta estratégia é oriundo do fato de que formigas e outros insetos utilizam substâncias químicas, conhecidas como feromônios, para realizar diversas tarefas de comunicação e coordenação.…”

“…A estratégia IAS-SS lida apenas com problemas de exploração e vigilância de ambientes, de modo que a colaboração entre o IAS-SS e o método de integração produz um aperfeiçoamento na técnica de exploração por colônias de formigas proposta por Calvo et al (CALVO et al, 2011a;CALVO et al, 2011b), tornando-a capaz de gerar cooperativamente mapas das áreas visitadas pelos robôs. Além disso, outra vantagem desta colaboração é o mapeamento dinâmico e contínuo do ambiente.…”

“…Além disso, também foi elucidada uma estratégia bio-inspirada de coordenação de múltiplos robôs móveis para tarefas de exploração e vigilância de ambientes proposta por Calvo et al (CALVO et al, 2011a;CALVO et al, 2011b;CALVO et al, 2011c), denominada IAS-SS. A estratégia é baseada em uma modificação do algoritmo de otimização por colônia de formigas e é empregada para definir as direções de movimentos dos robôs.…”

“…A seguir, são apresentados os valores paramétricos que correspondem ao melhor desempenho do sistema de coordenação de múltiplos robôs, considerando os experimentos prévios realizados em (CALVO et al, 2011a;CALVO et al, 2011b), os quais avaliaram o desempenho do IAS-SS considerando diferentes valores para tais parâmetros. Os parâmetros do sistema utilizados nos experimentos são: σ = 0.4RD (dispersão do feromônio); ρ = 10 -4 (taxa de evaporação); τ q (0) = 0.5 (quantidade de feromônio na posição q na iteração t = 0); RD = 8 metros (raio do semicírculo no qual o feromônio é depositado); γ = 0.5 (constante de suavização do ajuste na direção de movimento); velocidade de cada robô = 0.5 metros por segundo; S = 360 (número de intervalos angulares); número de elementos dos subconjuntos U e V correspondem a 30% e 10% da quantidade total de elementos do conjunto S, respectivamente; RC k ∈ {4, 8, 16, 24, 32, 40} metros (raio de comunicação do robô R k , k = 1, ..., N, em que N é o número de robôs empregados); número máximo de iterações da simulação = 1000.…”

“…É importante salientar que os critérios de desempenho adotados nos experimentos realizados por Calvo et al (CALVO et al, 2011a;CALVO et al, 2011b;CALVO et al, 2011c) foram: (1) o tempo necessário para concluir a tarefa de exploração de um determinado ambiente; e (2) o intervalo de tempo máximo entre dois ciclos consecutivos de sensoriamento, de maneira que este último critério visa avaliar o desempenho do sistema nas tarefas de vigilância do ambiente.…”