Planejamento de caminhos para robôs móveis em ambientes acidentados.

Abstract

A equipe de Espeleologia da Vale possui uma plataforma robótica, o EspeleoRobô, capaz de se locomover em terrenos acidentados e realizar a inspeção e mapeamento de cavidades naturais. Por se tratar de um dispositivo teleoperado, sua operacionalidade depende da qualidade de comunicação com a base de controle. Uma solução para o problema seria dar autonomia ao EspeleoRobô. Sendo assim, o presente trabalho corresponde a um passo inicial para o desenvolvimento de um sistema de navegação autônomo, no qual o objetivo é analisar técnicas de planejamento de caminho que otimizem a navegação do robô em terrenos acidentados considerando seu modelo cinemático. O ambiente é representado por malhas triangulares modeladas como um grafo, onde são gerados caminhos ótimos utilizando o algoritmo de Dijkstra implementado no Matlab considerando as seguintes métricas como função de custo: distância percorrida, transversalidade do terreno e consumo energético do robô. Ainda, é proposta uma função de custo que considera múltiplos objetivos durante o planejamento de caminho, onde a relação entre elas é ajustada pelo operador por meio de pesos. São consideradas a arquitetura do robô e estimações dos pontos de contato do mesmo no ambiente, onde é realizado um estudo para analisar a interação do robô com o terreno utilizando os softwares Pybullet e V-REP. Para validação das métricas são feitas simulações utilizando mapas 3-D artificiais e um mapa real de cavidade natural.