Exploração autônoma de ambientes planares utilizando um dispositivo robótico móvel

Lucca Leão; Israel Amaral; Héctor Azpúrua; Adriano Rezende; Gustavo Pessin; Gustavo Freitas

doi:10.20906/sbai.v1i1.2702

Lucca Leão Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Minas Gerais
Israel Amaral Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Minas Gerais
Héctor Azpúrua Dept. Ciência da Computação, Universidade Federal de Minas Gerais / Instituto Tecnológico Vale
Adriano Rezende Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Minas Gerais
Gustavo Pessin Instituto Tecnológico Vale
Gustavo Freitas Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Minas Gerais

DOI: https://doi.org/10.20906/sbai.v1i1.2702

Keywords: Mobile Robotics, Frontier Exploration, Localization and Mapping, Path Planning, Artificial Vector Fields Control

Abstract

Este artigo apresenta um sistema de exploração autônoma de ambientes planares desenvolvido para o robô móvel EspeleoRobô. O principal conceito deste trabalho são as fronteiras, sendo regiões que estão no limite entre o conhecido e o desconhecido. Ao se mover em direção às fronteiras, um robô consegue construir um mapa até que o ambiente seja totalmente explorado. Uma técnica com Filtro de Partículas realiza a localização do robô e mapeamento do ambiente. Um algoritmo para agrupamento de células de fronteira baseado em distância é proposto. Uma simples estratégia de exploração foi criada, e pode operar priorizando a navegação até a fronteira mais próxima, ou até a fronteira com maior número de células. O algoritmo de Dijkstra é utilizado para planejamento de caminhos e o controle de navegação é feito por campos vetoriais. O sistema de exploração foi validado em simulação e com um robô real, sendo capaz de criar mapas completos dos ambientes em cenários de teste de maneira satisfatória.