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Área de concentração: 55134 - Ciências de Computação e Matemática Computacional

Criação: 31/03/2017

Nº de créditos: 6

Carga horária:

Teórica Por semana	Prática Por semana	Estudos Por semana	Duração	Total
3	3	9	6 Semanas	90 Horas

Docentes responsáveis:

Eduardo do Valle Simões
Fernando Santos Osório

Objetivos:

Esta disciplina aborda temas relacionados com as pesquisas atuais na área de sistemas multirrobóticos. Serão apresentados sistemas de controle, de comunicação, de colaboração e de execução de tarefas coletivas, aplicados em sistemas compostos por múltiplos robôs. Esta disciplina visa abordar temas relacionados com a área de sistemas robóticos multiagentes, englobando tópicos avançados como: robótica evolutiva, inteligência de enxames (Swarm Intelligence), algoritmos de otimização baseados em colônias de formigas (Ant Colony Systems) e estratégias de planejamento para esquadrões de robôs (Robotic Squads). Os alunos irão desenvolver aplicações práticas de controle de múltiplos robôs móveis, através do uso de simuladores e de robôs reais, em que serão executadas tarefas de otimização e de colaboração, como por exemplo: auto-organização de grupos, exploração e busca de recursos, divisão de tarefas, perseguição em grupo, cercar um alvo, entre outras.

Justificativa:

A robótica móvel evoluiu de maneira significativa na última década, e como conseqüência desta grande evolução, e da disseminação do uso dos robôs móveis, surgiu uma nova e importante área de pesquisa e desenvolvimento: a implementação de sistemas multirrobóticos cooperativos. Os sistemas multirrobóticos possuem características particulares, relacionadas à interação, comunicação e colaboração entre os robôs, possibilitando assim o estudo de um grande conjunto de aplicações que envolvem um comportamento coletivo: a execução paralela e distribuída de tarefas, permitindo assim uma otimização de recursos e da resolução do problema tratado; a divisão de tarefas de modo a coletivamente alcançar um resultado comum; a obtenção de comportamentos coletivos que só podem ser alcançados através da agregação (soma) das capacidades e competências individuais. Constata-se, portanto, que a pesquisa e desenvolvimento de sistemas multirrobóticos possui uma série de elementos de estudo que vão muito além do estudo do comportamento individual de robôs móveis. Por isso, esta disciplina visa apresentar algoritmos, métodos e trabalhos de pesquisa focados em sistemas de robótica móvel com múltiplos robôs, tornando-se muito importante na formação de conhecimentos mais aprofundados para pesquisadores e profissionais que pretendem se especializar em pesquisa e desenvolvimento de aplicações de sistemas multirrobóticos.

Conteúdo:

- Introdução aos conceitos de robótica móvel: comportamento individual x comportamento coletivo; - Sistemas multirrobóticos: comunicação e colaboração entre robôs (comuinicação direta e indireta; controle centralizado e distribuído; auto-organização); - Comportamento coletivo: otimização de processos e resolução de tarefas; - Robótica Evolutiva: algoritmos evolutivos aplicados no desenvolvimento automático do controladores para sistemas multirrobóticos; - Inteligência de enxames: Swarm Intelligence, Swarm Optimization; - Algoritmos de otimização baseados em colônias de formigas: Ant Colony Systems; - Estratégias de planejamento para esquadrões de robôs: Robotic Squads; - Aplicações: Abordagens de resolução de tarefas coletivas; - Implementação de sistemas multirrobóticos: algoritmos e métodos.

Forma de avaliação:

Média ponderada entre prova, trabalhos e seminários.

Observação:

Nenhuma.

Bibliografia:

1) Gregory Dudek, Michael Jenkin. Computational Principles of Mobile Robotics, MIT Press, 2000.
2) Roseli Romero, Fernando Osório, Denis Wolf e Edson Prestes (Editores). Robótica Móvel. Editora LTC. 2014, 316p.
3) Weiss, Gerhard (Ed.). Multiagent Systems: A Modern Approach to Distributed Artificial Intelligence. MIT Press: Cambridge, Massachusetts. 1999. 585 p.
4) Tucker Balch, Lynne E. Parker. Robot Teams: From Diversity to Polymorphism. Edited by A K Peters, 2002, 425 p.
5) Trianni, Vito. Evolutionary Swarm Robotics: Evolving Self-Organising Behaviours in Groups of Autonomous Robots. Studies in Computational Intelligence: Springer. 1st. Edition, 190p. 2008.
6) Aleksandar Lazinica. (Org.). Frontiers in Evolutionary Robotics. 1st ed. Viena: Advanced Robotic Systems, 2008, v. 1