MAPEAMENTO TOPOLÓGICO USANDO INFORMAÇÕES DE SENSORES PARA CELLBOTS

Abstract

RESUMO: Um dos grandes desafios da robótica é tornar um robô autônomo, ou seja, o robô deve navegar no ambiente sem a intervenção humana. Essa autonomia pode ser abstraída em cinco etapas hierarquizadas: Mapeamento do Ambiente, Localização, Planejamento de Caminho, Geração de Trajetória e Execução de Trajetória. Este trabalho propõe uma solução para a primeira etapa da navegação robótica, o mapeamento do ambiente. O mapeamento tem o objetivo de adquirir um modelo espacial do ambiente em que o robô se encontra, este ambiente é representado por meio de um mapa. Este trabalho faz uso de mapas topológicos, que são representados computacionalmente por um grafo, onde os nós representam regiões com informações sensoriais homogêneas e são conectados entre si por arestas. O grafo descreve os espaços livres para execução de tarefas. Por isso, o mapa topológico, devido a sua estrutura, é uma solução compacta para o armazenamento do grafo na memória e pode ser usado para resolução de problemas de alto nível, como planejamento de tarefas. O objetivo deste trabalho é implementar um sistema de mapeamento topológico usando informações de redes sem fio para um cellbot, afim de mostrar sua eficiência em mapear um ambiente indoor. Com a finalidade de reduzir os custos financeiros do projeto optou-se por utilizar um robô da arquitetura cellbot, um robô que utiliza um dispositivo móvel (smartphone) para processar informações. Geralmente já integrados ao smartphone dispomos de giroscópio, câmera e acelerômetro, componentes que podem ser usados na navegação robótica. O trabalho apresenta resultados do sistema de mapeamento topológico com informações de localização e sinais WiFi, executando em três cenários com complexidade crescente. Os resultados apresentados dos tempos de execução no trabalho em smartphones são positivos. ABSTRACT: One of the greatest challenges of robotics is to make an autonomous robot, i.e., the robot must navigate in a environment without human intervention. This autonomy can be abstracted in five hierarchical steps: Environment Mapping, Localization, Path Planning, Trajectory Generation and Trajectory Execution. This work proposes a solution for the first stage of robotics navigation, environment mapping. The mapping aims to acquire a spatial model of the environment in which the robot is, the environment is represented by a map. This work makes use of topological maps, which are represented computationally by a graph, where the nodes represent regions with homogeneous sensory information and are connected by edges (links or arcs). The graph describes the free space for performing tasks. Therefore, the topological map, due to its structure, is a compact solution for the graph storage in memory and can be used to solve problems of high level, and task scheduling. The objective of this work is to implement a topological mapping system using wireless network information for a cellbot in order to show their efficiency in mapping an indoor environment. In order to reduce the financial costs of the project it was decided to use a robot cellbot architecture, a robot that uses a mobile device (smartphone) to process information. Usually already integrated into the smartphone we have gyroscope, camera and accelerometer components that can be used in robotic navigation. It is not necessary to buy control boards and sensors separately for the construction of the robot increase its monetary cost, requiring only a base with wheels to be attached to the smartphone. The paper presents results of topological mapping system with information of localization and WiFi signals, running in three scenarios with increasing complexity. The results presented from execution times on smartphones are positive.