Planejamento de trajetórias baseado em espuma probabilística para sistemas robóticos autônomos em ambientes dinâmicos

dc.contributor.advisorAlsina, Pablo Javier
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3653597363789712pt_BR
dc.contributor.authorLima, Alysson Paulo Holanda
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7180434312110852pt_BR
dc.contributor.referees1Medeiros, Adelardo Adelino Dantas de
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6787525856497063pt_BR
dc.contributor.referees2Silva, Bruno Marques Ferreira da
dc.contributor.referees3Lins, Filipe Campos de Alcântara
dc.contributor.referees4Nascimento, Luís Bruno Pereira do
dc.date.accessioned2025-03-18T22:56:41Z
dc.date.available2025-03-18T22:56:41Z
dc.date.issued2025-01-14
dc.description.abstractThis study presents an enhanced version of the Probabilistic Foam Method (PFM), focused on motion planning for autonomous robots. In its original form, PFM is developed over a static and previously known configuration space. In this context, the free space is partially filled with overlapping convex bubbles that form a structure resembling foam, creating a safe zone for movement and ensuring safety during maneuvers. From this structure, a search tree is constructed over the bubbles, identifying a feasible path between the specified initial and final configurations. This work proposes improvements to the foam propagation strategy of the PFM to adapt the method to dynamic environments. To handle moving obstacles, the bubble expansion process is modified to account for both spatial and temporal requirements. Specifically, from the surface of a parent bubble, coordinates for the center of a new bubble are randomly generated, considering both position and time. The proposed method stands out for its ability to quickly determine efficient solutions for trajectory planning problems in dynamic environments, even in the presence of moving obstacles with varying but uniform speeds. The algorithm’s effectiveness is validated through functional simulations, where parameters such as the minimum bubble radius, the robot’s maximum speed, and the speeds and directions of the moving obstacles are defined. The simulation results demonstrate the feasibility and efficiency of the proposed method, highlighting its capability to generate safe trajectories in dynamic and previously known scenarios. Thus, the enhanced PFM provides a robust and adaptable planning framework for situations subject to changes over time.pt_BR
dc.description.resumoEste trabalho apresenta uma versão aprimorada do Método da Espuma Probabilística (PFM – Probabilistic Foam Method), focada no planejamento de movimento de robôs autônomos. Na sua versão original, o PFM é desenvolvido sobre um espaço de configurações estático e previamente conhecido. Nesse contexto, o espaço livre é parcialmente preenchido por bolhas convexas sobrepostas, que formam uma estrutura semelhante a uma espuma, criando uma zona segura para a movimentação e garantindo a segurança durante as manobras. A partir dessa estrutura, uma árvore de busca é construída sobre as bolhas, identificando o caminho viável entre as configurações inicial e final especificadas. Este trabalho propõe melhorias na estratégia de propagação da espuma do PFM, visando adaptar o método a ambientes dinâmicos. Para lidar com obstáculos móveis, o processo de expansão das bolhas é modificado para considerar requisitos espaciais e temporais. Especificamente, a partir da superfície de uma bolha mãe, são geradas, de forma aleatória, coordenadas para o centro de uma nova bolha, considerando tanto a posição quanto o tempo. O método proposto destaca-se por sua capacidade de determinar rapidamente soluções eficientes para problemas de planejamento de trajetória em ambientes dinâmicos, mesmo na presença de obstáculos móveis com velocidades variadas, mas uniformes. A eficácia do algoritmo é validada por meio de simulações funcionais, nas quais são definidos parâmetros como o raio mínimo das bolhas, a velocidade máxima do robô e as velocidades e direções dos obstáculos móveis. Os resultados das simulações demonstram a viabilidade e eficiência do método proposto, destacando sua capacidade de gerar trajetórias seguras em cenários dinâmicos e previamente conhecidos. Assim, o PFM aprimorado proporciona um planejamento robusto e adaptável a situações sujeitas a mudanças ao longo do tempo.pt_BR
dc.identifier.citationLIMA, Alysson Paulo Holanda. Planejamento de trajetórias baseado em espuma probabilística para sistemas robóticos autônomos em ambientes dinâmicos. Orientador: Dr. Pablo Javier Alsina. 2025. 46f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/63057
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃOpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectEspuma probabilísticapt_BR
dc.subjectPlanejamento de trajetóriaspt_BR
dc.subjectAmbientes dinâmicospt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.titlePlanejamento de trajetórias baseado em espuma probabilística para sistemas robóticos autônomos em ambientes dinâmicospt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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