Resumo / Controlo Coordenado do Movimento de Multi-Robots Baseado na Percepção

A utilização de múltiplos robôs com capacidade de cooperação pode ser vantajosa ou mesmo obrigatória em várias tarefas tais como o transporte de objectos volumosos, cobertura de áreas abrangentes (e.g., para limpeza), vigilância de grandes espaços (e.g., para detecção de incêndios), seguimento de plumas de poluição ou de objectos, etc.

Este projecto propõe uma nova abordagem relativamente à percepção cooperativa baseada no controlo coordenado do movimento de uma formação de veículos. Pretende-se alterar dinamicamente a geometria da formação de modo a optimizar a exactidão da respectiva percepção cooperativa de um objecto estático ou dinâmico. Para atingir este objectivo serão criados novos métodos quer para a estimação do estado global da formação, descentralizados e com baixos requisitos de comunicação, quer para o controlo da formação orientado a objectivos dinâmicos, para a localização cooperativa e seguimento de objectos utilizando fusão descentralizada dos dados medidos pelos vários veículos.

Também será desenvolvida uma nova metodologia para aplicação embutida dos referidos métodos, com baixos requisitos computacionais e de energia. As soluções propostas serão assim testadas em cenários realistas com robôs reais, nomeadamente:

• na formação de robôs heterogéneos de exterior (aéreos e terrestres), para vigilância descentralizada de grandes perímetros e detecção de intrusão / seguimento de intrusos em ambientes hostis com comunicações terrestres de curto alcance (controlo de fronteiras, detecção de incêndios florestais, operações de busca e salvamento...);
• na formação de robôs futebolistas heterogéneos (não-holonómicos, omnidireccionais, diferentes sistemas de visão...) que partilham o mesmo objectivo (seguimento da bola), em ambientes altamente dinâmicos e adversos, com frequentes oclusões e cortes de bola.

Tais cenários reais obrigam à utilização de comunicações sem fios, com quebras de ligação e largura de banda variável/limitada, assim como a lidar com ruído sensorial, frequentemente não Gaussiano, e sujeito a efeitos não lineares próprios das medições e à dinâmica de movimento. Robôs reais e objectos móveis também implicam requisitos de tempo-real. O projecto também irá investigar métodos que toleram tais restrições nomeadamente representações de dados com dimensão reduzida (e.g., Gaussian Mixture Models), amostragem com filtros de partículas das funções de densidade de probabilidade, metodologias para aplicações embutidas que consideram restrições de energia, de capacidade de comunicação e computacional, middlewares que promovam o uso eficiente dos recursos disponíveis, a interoperabilidade, abstracções da heterogeneidade, reconfiguração automática e que funcionem sobre protocolos de comunicação de tempo-real. No conjunto, este projecto irá explorar simultaneamente duas direcções complementares, por um lado desenvolver métodos que toleram ruído sensorial e dinâmicas não lineares, como tipicamente seguido pela comunidade de controlo em rede, e por outro desenvolver a qualidade da infra-estrutura distribuída, tal como tipicamente seguido pela comunidade das comunicações de tempo-real, maximizando o benefício para o desempenho global do sistema.