Uma abordagem de navegação topológica de robôs móveis baseada em algoritmo de agrupamento de dados por particionamento.

Abstract

O uso de mapas topológicos para a tarefa de navegação de robôs móveis tem como finalidade simplificar a forma de controle de um robô, estabelecendo uma locomoção que parta de seu local inicial até o seu destino sem colidir em obstáculos e, ao mesmo tempo, sem exigir informações precisas do ambiente. A definição do controle da navegação topológica, em termos de ações, corresponde a comportamentos de reação local, como virar à esquerda ao encontrar um cruzamento. A partir da identificação do estado ao qual ele se encontra, é possível realizar uma nova ação e, dessa forma, seguir um percurso até o estado final. Considerando um mapa do tipo labirinto, um estado pode ser um corredor, uma curva à direita ou um cruzamento, por exemplo. Através dos sensores, o robô obtém dados do ambiente e um método de reconhecimento pode ser utilizado para identificar em qual estado o robô se encontra. Este projeto propõe o uso do algoritmo de agrupamento de dados por particionamento K-means para realizar a identificação de estado do robô. Algoritmos de agrupamento são capazes de identificar, sem o conhecimento prévio sobre classes (estados, neste caso), grupos naturais dentro do conjunto de dados. Como nenhum conhecimento prévio do estado é necessário, pode-se esperar que o algoritmo reconheça automaticamente o estado existente no mapa durante a fase de aprendizado. Durante a navegação, é esperado que o robô identifique o estado sem a intervenção de um especialista, ou seja, de forma autônoma. Após a validação dos resultados do algoritmo de agrupamento, a etapa de navegação do robô será executada no simulador robótico realístico, utilizando um robô Pioneer3DX com um sensor 2D Laser Scanner.