Irons: framework para simulação integrada em robótica colaborativa

Abstract

O aumento do uso de robôs cooperativos móveis em uma variedade de aplicações implica em um aumento significativo na pesquisa de soluções de estratégias de controle cooperativas. Para este propósito, a simulação é uma poderosa ferramenta para testar algoritmos rapidamente, possibilitando uma quantidade maior de testes exaustivos antes de uma implementação em robôs reais. Uma maneira de melhorar a precisão de uma simulação de robótica cooperativa é incorporar elementos pertinentes a sua comunicação e cooperação, ou seja, a rede de comunicação e o controle de topologia. No entanto, elaborar e analisar um estudo simulado envolvendo vários domínios simultaneamente é uma tarefa complexa, onde necessitam-se de procedimentos sistemáticos para a sua construção e de ferramentas adequadas para sua análise. A proposta desta tese é elaborar um framework de simulação aliado a um método, este contendo procedimentos e ferramentas, de forma simples e objetiva. A utilização e validação do método e do framework é realizado para um conjunto de técnicas, onde é exemplificado como obter respostas aos questionamentos relacionados à interação entre controle cooperativo e redes de comunicação. Após a exposição dos estudos de caso e de suas respectivas contribuições, conclui-se que a simulação integrada é capaz de fornecer informações importantes ao desenvolvedor ainda na fase de simulações e que o método se demonstra adequado para o desenvolvimento da mesma, proporcionando também uma padronização na apresentação e análise dos resultados.

Abstract : The increasing use of mobile cooperative robots in a variety of applications also implies in an increasing research effort on cooperative strategies solutions. For this purpose, simulation is a powerful tool to quickly test algorithms, allowing to do more exhaustive tests before implementation in a real application. One way to improve accuracy in a cooperative robotic system is to incorporate elements of its communication and cooperation in the simulation, i.e., the communication network and the topology control. However, build and assess a simulation study about several simultaneous domains is challenging and requires a systematic procedure to build this simulation and the right tools to assess its results. In this work is proposed a simulation framework with a method that that englobes this procedure and define the necessary tools for this type of simulation. Its utilization and validation was made for a set of techniques, where it is exemplified how to obtain answers for questions related to cooperative strategies and communication network. After exposing the case studies and their contributions, it is conclude that the integrated simulation is capable of providing valuable information for the developer during simulation phase, and it also concluded that the framework and its method demonstrated to be adequate for the integrated simulation development, leading to more realistic simulations while improving results presentation and analysis.