Comportamentos segregativos em enxames robóticos - Vinicius Graciano Santos (2019)
Robótica de enxames é o estudo de sistemas multiagentes cujos robôs são relativamente simples e possuem capacidades limitadas. Esses sistemas usualmente dependem de propriedades como robustez, flexibilidade e escalabilidade para cumprir tarefas complexas em cenários distintos. Com o objetivo de obter tais propriedades, enxames robóticos geralmente simulam o comportamento coletivo de insetos e animais, os quais apresentam intrincados mecanismos desenvolvidos pela evolução como soluções para vários problemas reais. Um requisito básico para a maioria dos enxames robóticos é a habilidade de navegar seguramente em ambientes compartilhados. Particularmente, um comportamento desejado é evitar a fusão de times diferentes que navegam em direções opostas. Esse é um exemplo de segregação, um fenômeno natural que é comumente observado na natureza. Vários sistemas biológicos se organizam de acordo com mecanismos baseados em comportamentos segregativos. Dentre esses, a segregação celular é de interesse particular pois desempenha um papel importante na formação de tecidos, órgãos e organismos vivos. Neste trabalho, um estudo sobre a segregação em enxames é apresentado e duas soluções são propostas para os problemas do agrupamento segregado e navegação segregada. A primeira abordagem se baseia na Hipótese da Adesão Diferencial, a qual afirma que células segregam naturalmente devido a diferenças de afinidade. Um controlador capaz de segregar enxames heterogêneos de acordo com as características de cada agente é introduzido, de modo que robôs semelhantes formem times homogêneos e robôs distintos fiquem segregados. Com relação ao segundo problema, um algoritmo baseado em abstrações hierárquicas, comportamentos de rebanho e obstáculos de velocidade é desenvolvido visando-se manter times de robôs segregados durante a navegação. Experimentos reais e simulados são analisados com o objetivo de estudar a viabilidade e eficiência dos métodos propostos. Os resultados mostram que as abordagens permitem um enxame de robôs heterogêneos segregar de maneira coerente e suave, sem a ocorrência de colisões.