Plataforma para experimentação de sistemas com múltiplos robôs em ambientes industriais
Multi-Robot Systems (MRS) have been applied to the industrial sector extremely effectively, especially in intelligent warehouses, increasing efficiency and reducing operating costs. Most of the projects developed in this area are validated only in virtual simulators, making the implementation of the...
| Autor principal: | Limeira, Marcelo Aurélio |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2020
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5102 |
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riut-1-51022020-07-25T06:02:51Z Plataforma para experimentação de sistemas com múltiplos robôs em ambientes industriais Platform for experimentation with multiple robot systems in industrial environments Limeira, Marcelo Aurélio Oliveira, Andre Schneider de https://orcid.org/0000-0002-8295-366X http://lattes.cnpq.br/4006878042502781 Oliveira, Andre Schneider de https://orcid.org/0000-0002-8295-366X http://lattes.cnpq.br/4006878042502781 Spinosa, Eduardo Jaques http://lattes.cnpq.br/6610926478721564 Fabro, João Alberto http://lattes.cnpq.br/6841185662777161 Robôs móveis - Controle automático Inteligência coletiva Internet das coisas Inteligência artificial Pesquisa operacional - Processamento de dados Realidade aumentada Arena (Programa de computador) Robótica Mobile robots - Automatic control Swarm intelligence Internet of things Artificial intelligence Operations research - Data processing Augmented reality Arena (Computer file) Robotics CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA Engenharia Elétrica Multi-Robot Systems (MRS) have been applied to the industrial sector extremely effectively, especially in intelligent warehouses, increasing efficiency and reducing operating costs. Most of the projects developed in this area are validated only in virtual simulators, making the implementation of these systems in real applications considerably difficult, due to their inability to faithfully reproduce all variables present in the real world. On the other hand, developing a totally real structure that meets the necessary conditions for the development of these systems could be both technically and financially unfeasible. This work presents an environment for experimentation of advanced behaviors in intelligent warehouses, allowing the experimentation of systems with multiple robots (MRS), interconnected, cooperative and interacting with virtual elements. The ARENA concept introduces a new approach to realistic and immersive experimentation in industrial environments, with the aim of evaluating new technologies aligned with Industry 4.0. The proposed method consists of reproducing a small-scale warehouse, inspired by a real scenario, managed by a group of autonomous, interconnected forklifts, incorporated by a ROS (Robot Operating System) architecture-compliant micro-robot swarm. Augmented Reality (AR) is employed to enhance the capabilities of these robots, allowing them to exhibit characteristics unfeasible by their size, such as the movement of goods and the adoption of certain sensors. Another application of RA is the insertion of resources that help in the accomplishment of the experiments, such as: marking of the traveled path, division of areas by color and marking of specific positions. Virtual Laser Range Finders (LRF) are specially designed from information from a global RGB-D camera, positioned over the environment, to improve robot perception, to detect obstacles and map the environment. All these features give the solutions developed through this platform a level of development very close to the level required for effective practical application. Os sistemas com múltiplos robôs (MRS - Multi-Robot Systems) têm sido aplicados no setor industrial de forma extremamente eficaz, sobretudo em armazéns inteligentes, aumentando a eficiência e reduzindo os custos de operação. Grande parte dos projetos desenvolvidos nessa área são validados apenas em simuladores virtuais, dificultando consideravelmente a implementação destes sistemas em aplicações reais, devido à sua incapacidade de reproduzir de forma fiel todas as variáveis presentes no mundo real. Por outro lado, desenvolver uma estrutura totalmente real que reúna as condições necessárias para o desenvolvimento destes sistemas, poderia ser inviável tanto técnica quanto financeiramente. Este trabalho apresenta um ambiente para experimentação de comportamentos avançados em armazéns inteligentes, permitindo a experimentação de sistemas com múltiplos robôs (MRS), interconectados, cooperativos e interagindo com elementos virtuais. O conceito de ARENA introduz uma nova abordagem para experimentação realista e imersiva em ambientes industriais, com o objetivo de avaliar novas tecnologias alinhadas com a Indústria 4.0. O método proposto consiste na reprodução de um armazém em escala reduzida, inspirado em um cenário real, gerenciado por um grupo de empilhadeiras autônomas, interconectadas, incorporadas por um enxame de micro robôs compatível com a arquitetura ROS (Robot Operating System). A realidade aumentada (AR - Augmented Reality) é empregada para aprimorar os recursos destes robôs, permitindo que eles apresentem características inviabilizadas pelo seu tamanho, como a movimentação de mercadorias e a adoção de determinados sensores. Outra aplicação da AR é na inserção de recursos que auxiliam na realização dos experimentos, como: a marcação do trajeto percorrido, divisão de áreas por cores e a marcação de posições específicas. Sensores de distância (LRF - Laser Range Finders) virtuais são especialmente projetados a partir de informações de uma câmera RGB-D global, posicionada sobre o ambiente, para melhorar a percepção do robô, permitindo detectar obstáculos e mapear o ambiente. Todas essas características conferem às soluções desenvolvidas através dessa plataforma um nível de desenvolvimento muito próximo ao nível necessário para a efetiva aplicação prática. 2020-07-24T19:19:18Z 2020-07-24T19:19:18Z 2019-10-10 masterThesis LIMEIRA, Marcelo Aurélio. Plataforma para experimentação de sistemas com múltiplos robôs em ambientes industriais. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5102 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Multi-Robot Systems (MRS) have been applied to the industrial sector extremely effectively, especially in intelligent warehouses, increasing efficiency and reducing operating costs. Most of the projects developed in this area are validated only in virtual simulators, making the implementation of these systems in real applications considerably difficult, due to their inability to faithfully reproduce all variables present in the real world. On the other hand, developing a totally real structure that meets the necessary conditions for the development of these systems could be both technically and financially unfeasible. This work presents an environment for experimentation of advanced behaviors in intelligent warehouses, allowing the experimentation of systems with multiple robots (MRS), interconnected, cooperative and interacting with virtual elements. The ARENA concept introduces a new approach to realistic and immersive experimentation in industrial environments, with the aim of evaluating new technologies aligned with Industry 4.0. The proposed method consists of reproducing a small-scale warehouse, inspired by a real scenario, managed by a group of autonomous, interconnected forklifts, incorporated by a ROS (Robot Operating System) architecture-compliant micro-robot swarm. Augmented Reality (AR) is employed to enhance the capabilities of these robots, allowing them to exhibit characteristics unfeasible by their size, such as the movement of goods and the adoption of certain sensors. Another application of RA is the insertion of resources that help in the accomplishment of the experiments, such as: marking of the traveled path, division of areas by color and marking of specific positions. Virtual Laser Range Finders (LRF) are specially designed from information from a global RGB-D camera, positioned over the environment, to improve robot perception, to detect obstacles and map the environment. All these features give the solutions developed through this platform a level of development very close to the level required for effective practical application. |
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2020 |
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LIMEIRA, Marcelo Aurélio. Plataforma para experimentação de sistemas com múltiplos robôs em ambientes industriais. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019. |
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