Modelos baseados em autômatos celulares para o planejamento de caminhos em robôs autônomos

Considering path planning problem for autonomous robots, the objective is to find a list of steps to be applied to obtain a path between the initial point and the goal. This work aims the investigation and implementation of cellular automata (CA) based models to path-planning. In an initial phase, a comparative study was conducted among the cellular automata-based methods to path-planning published in the literature. Subsequently, two published works were chosen to be implemented in simulation environments to verify the actual applicability of the proposed methods. The first model starts from an image captured from the environment and it applies a CA to perform the calculation of distances between free cells and the goal. The second model uses robot sensors to identify its neighborhood and it applies CA transition rules to determine the next movements. Some limitations which prevented the robots obtain good results in simulation were identified and improvements to the original models were applied. At the end, both new models exhibited better behaviors than their precursors in several scenarios. Aiming to validate our results, two simulation environments were employed (V-REP and Webots) and some experiments with e-puck robots were performed.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoMestre em Ciência da ComputaçãoNo problema do planejamento de caminhos para robôs autônomos, o objetivo é encontrar uma lista de passos a serem aplicados para se obter um caminho entre o ponto inicial e a meta. Este trabalho visa a investigação e implementação de modelos baseados em autômatos celulares (ACs) para o planejamento de caminhos. Em uma fase inicial, foi realizado um estudo comparativo entre os métodos de planejamento de caminhos baseados em autômatos celulares publicados na literatura. Posteriormente, foram escolhidos dois trabalhos publicados que foram implementados em ambientes de simulação para se verificar a real aplicabilidade dos métodos propostos. O primeiro modelo parte de uma imagem capturada do ambiente de navegação e utiliza um AC para fazer o cálculo das distâncias entre as células livres e a meta. O segundo modelo utiliza os sensores do robô para identificar sua vizinhança a cada instante e utiliza regras de transição de ACs para determinar os próximos movimentos. Algumas limitações que impossibilitaram que os robôs obtivessem bons resultados em simulação foram identificadas e melhorias foram aplicadas aos modelos originais. Ao final, os dois novos modelos propostos exibiram um melhor desempenho do que seus precursores em diversos cenários. Para validar nossos resultados, dois ambientes de simulação foram empregados (V-REP e Webots), além da execução de alguns experimentos com robôs e-puck