Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/94247
Title: EXAMINER - 3D Multi-Robot Exploration in Irregular Terrains
Other Titles: EXAMINER – Exploração 3D Multi-Robô em Terrenos Irregulares
Authors: Novo, Tiago Brito
Orientador: Portugal, David Bina Siassipour
Rocha, Rui Paulo Pinto da
Keywords: Exploração 3D; Cooperação; Sistemas Multi-Robô; Terrenos irregulares; ROS; 3D Exploration; Cooperation; Multi-Robot Systems; Irregular terrains; ROS
Issue Date: 26-Mar-2021
Serial title, monograph or event: EXAMINER - 3D Multi-Robot Exploration in Irregular Terrains
Place of publication or event: Mobile Robotics Laboratory of the Institute of Systems and Robotics of the University of Coimbra
Abstract: Hoje em dia é possível habilitar um robô com sensores para este operar de forma autónoma numa dada tarefa para a qual é projetado, como por exemplo inspeção industrial, monitorização de colheitas, busca e salvamento, etc. Um dos desafios da robótica móvel envolve a sua operação em ambientes desconhecidos, a capacidade de tomar decisões quando nenhum conhecimento prévio é assumido sobre o ambiente, sendo capaz de realizar de forma autónoma tarefas como exploração, reconhecimento e patrulhamento. O desafio é ainda maior ao realizar a exploração de ambientes desconhecidos com uma equipa de robôs, com os seus elementos cooperando entre si com o propósito de explorar todo o ambiente. Uma vez superado esse desafio, estes sistemas multi-robô deverão ser capazes de realizar tarefas com mais facilidade e em segurança, em ambientes mais complexos e em tempos mais reduzidos quando comparados com um único robô.Esta dissertação pretende dar um passo em frente neste desafio, apresentando uma nova técnica para estabelecer coordenação numa equipa de robôs, maximizando a eficiência na execução da tarefa e concomitantemente minimizando a sua duração e os possíveis conflitos ao estender a exploração para um sistema com múltiplos robôs.Além disso, uma das vantagens deste projeto é apresentar uma abordagem que permite aos robôs móveis percecionar e agir em ambientes mais complexos. Não apenas reconhecer e mapear um ambiente em 3D, mas também usar esse mapa para navegar em terrenos irregulares.O método apresentado neste documento foi testado, aprimorado e validado com testes experimentais em simulação e em ambientes reais. Com os resultados obtidos, esta técnica mostra ser eficaz e eficiente para assegurar a cooperação numa equipa de robôs em missões de exploração.
Nowadays, we can equip a robot with on-board sensors and it has the potential to operate autonomously for any task it is designed to, such as industrial inspection, crop monitoring, search and rescue, etc. One of the challenges of mobile robotics involves operating in unknown environments. This assumes the ability of robots to make decisions when no prior knowledge is assumed about the environment, being able to autonomously perform tasks like exploration, coverage and patrolling. The challenge is even bigger when performing exploration of unknown environments with a team of robots, with its elements cooperating with each other for the same purpose. By overcoming this challenge, the Multi-Robot System (MRS) is capable of performing tasks with better performance, e.g. in less time, in comparison with a single-robot solution.This dissertation intends to take a step forward towards this challenge, presenting a new MRS exploration method to be used in a team of robots, whereby completeness and time of exploration are optimized and possible conflicts between robots are either avoided or readily overcome.Also, an important feature of the proposed MRS exploration method is dealing with the problem in complex environments, including performing 3D mapping and navigating on irregular terrains.The method presented in this dissertation was tested, improved and validated with experimental tests in simulation and real environments. With the presented results, this technique has proven to be effective and efficient to ensure cooperation of a team of robots in exploration missions.
Description: Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
URI: http://hdl.handle.net/10316/94247
Rights: openAccess
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