Fuzzy Cognitive Map Applied in Low-Cost Mobile Robot Exploring Unknown Environment

Abstract

Autonomous Navigation Systems still have some barriers to break. The decision-making process of autonomous robots tend to have high computational costs, and still feel distant to being used in everyday tasks. This paper presents an evolution of a previous work, where the major aspect discerning both papers is the objective finding routine, as the robot does not know its destination anymore. We propose using Fuzzy Cognitive Maps (FCM) to control the decision-making process of a low-cost autonomous mobile robot, that can be used for modeling and testing small scale prototypes. The system is embedded using an ATMega2560 microcontroller and the motors' actuation will be inferred directly from sensors reading. This approach presents a smoother detour and optimized trajectory, when compared to a multivalued logic controller. With low computational costs, and minimal adjustments, FCMs have proven to be useful as an embedded decision-making mechanism. Finally, future works will conclude this research. Resumo: Sistemas de Navegação Autônoma ainda possuem algumas barreiras a serem transpassadas. O processo de tomada de decisão de robôs autônomos tende a ter alto custo computacional, e ainda parece estar distante de ser usado em tarefas cotidianas. Este artigo apresenta uma evolução de um trabalho anterior. O principal aspecto que difere os dois trabalhos é a rotina de busca objetiva, pois o robô não conhece mais seu destino. A utilização de Mapas Cognitivos Fuzzy (FCM) é proposta para controlar o processo de tomada de decisão de um robô móvel autônomo de baixo custo, que pode ser usado para modelar e testar protótipos de pequena escala. O sistema é embarcado usando um microcontrolador ATMega2560 e a atuação dos motores será inferida diretamente da leitura dos sensores. Essa abordagem apresenta um desvio mais suave e uma trajetória otimizada, quando comparada a um controlador de lógica multivalorada. Com baixos custos computacionais e ajustes mínimos, os FCMs provaram ser úteis como um mecanismo incorporado de tomada de decisão. Finalmente, trabalhos futuros concluirão esta pesquisa.