Tipo de Ambientes Utilizados - 4 Resultados Obtidos e Discussão

4 Resultados Obtidos e Discussão

4.2 Tipo de Ambientes Utilizados

As simulações foram realizadas em seis ambientes diferentes. O Ambiente 1 representa uma exemplo clássico de obstáculo em forma de “U”, útil para verificação do comportamento do método para possíveis configurações de mínimo local. O Ambiente 2 possui um obstáculo longo e fino, inspirado em um obstáculo presente no trabalho sobre Redes Elásticas Lineares de Melo e Veloso (2007). O Ambiente 3 possui dois obstáculos retangulares dispostos de forma a verificar-se o comportamento do método em caminhos oblíquos. O Ambiente 4 possui diversos obstáculos retangulares dispostos aleatoriamente no ambiente para testar situações com muitos obstáculos entre pontos de origem e destino. O Ambiente 5 possui dois obstáculos em forma de “U” com entradas em lados opostos e separados por um corredor, de forma a ser testada uma situação mais complexa e verificar possíveis problemas no método aqui proposto. O Ambiente 6 possui dois obstáculos em forma de “U”, sendo um interno ao outro e com entradas em lados opostos, sendo inspirado em um ambiente encontrado no trabalho de Brandao, Sarcinelli-Filho e Carelli (2013).

Os pontos de origem e destino foram escolhidos de forma a observar as diversas situações que o método pode encontrar. Em alguns casos, foram definidos de forma a dificultar a chegada no ponto de destino.

4.3 Ambiente 1

Para este ambiente, os pontos de partida e destino adotados foram (50, 475) e (1300, 500), respectivamente. A simulação do método de análise da perpendicular ao segmento perpendicular à reta entre a posição do robô e a posição do obstáculo para o Ambiente 1 é apresentada na Figura 4.2.

as células visitadas mais de uma vez. O resultado da simulação com marcação de células já visitadas no Ambiente 1 encontra-se na Figura 4.3. A extensão direta da análise de marcação de células visitadas é a marcação de regiões visitadas. O resultado desse método para o Ambiente 1 encontra-se na Figura 4.4. O resultado obtido para o Método do Desvio Tangencial encontra-se na Figura 4.5.

Figura 4.2: Ambiente 1: caminho obtido sem marcação de células ou regiões visitadas para um ambiente com um obstáculo em forma de U.

Figura 4.3: Ambiente 1: caminho obtido com análise de células visitadas para um ambiente contendo um obstáculo em forma de U.

Figura 4.4: Ambiente 1: caminho obtido com análise de regiões visitadas para um ambiente contendo um obstáculo forma de U.

Figura 4.5: Ambiente 1: caminho obtido com o Método do Desvio Tangencial para um ambiente contendo um obstáculo forma de U.

O robô conseguiu alcançar seu destino final sem dificuldades no Ambiente 1 para as três abordagens propostas, bem como para o Método do Desvio Tangencial. O resumo dos resultados obtidos para este ambiente encontra-se na Figura 4.6 e os dados das simulações encontram- se dispostos na Tabela 4.1. Como é possível observar, uma vez que não ocorreram ciclos, os três métodos propostos obtiveram resultados iguais. A distância percorrida e tempo gasto pelo Método do Desvio Tangencial foram maiores.

Tabela 4.1: Ambiente 1: dados das simulações dos três métodos para um ambiente com um obstáculo em forma de U.

Dados da Simulação - Ambiente 1

Método Ponto de Partida Ponto de Destino Distância Percorrida Tempo gasto Convergiu? Sem Marcação de Células

ou Regiões

[50, 475] [1300, 500] 1345cm 99,75s Sim

Com Marcação de Células [50, 475] [1300, 500] 1345cm 99,75s Sim

Com Marcação de Regiões [50, 475] [1300, 500] 1345cm 99,75s Sim

(a) Método sem marcação de células ou regiões (b) Método com marcação de células visitadas

Figura 4.6: Ambiente 1: comparativo dos resultados.

4.4 Ambiente 2

Para o Ambiente 2, os pontos de partida e destino foram definidos em (100, 750) e (1000, 750), respectivamente. Na Figura 4.7, encontra-se o resultado obtido da simulação do método sem marcação de células ou regiões visitadas. O resultado da simulação para o Ambiente 2, através do método de marcação de células visitadas, encontra-se na Figura 4.8. Já o resultado da simulação para o Ambiente 2, através do método de marcação de regiões visitadas, pode ser visto na Figura 4.9. O resultado obtido para o Método do Desvio Tangencial encontra-se na Figura 4.10.

Figura 4.7: Ambiente 2: Caminho obtido sem marcação de células ou regiões visitadas para um ambiente com um obstáculo comprido.

Figura 4.8: Ambiente 2: caminho obtido com análise de células visitadas para um ambiente contendo um obstáculo comprido.

Figura 4.9: Ambiente 2: caminho obtido com análise de regiões visitadas para um ambiente contendo um obstáculo comprido.

Figura 4.10: Ambiente 2: caminho obtido com o Método do Desvio Tangencial para um ambiente contendo um obstáculo comprido.

O robô conseguiu alcançar seu destino final sem dificuldades no Ambiente 2 para as três abordagens propostas, bem como para o Método do Desvio Tangencial. Um resumo dos resultados encontra-se na Figura 4.11. Já os dados obtidos nas simulações encontram-se dispostos na Tabela 4.2. Como no caso do Ambiente 1, não ocorreu nenhum ciclo e os três métodos propostos obtiveram resultados iguais. O Método do Desvio Tangencial levou o robô a percorrer uma distância maior, com um tempo maior de execução.

(a) Método sem marcação de células ou regiões (b) Método com marcação de células visitadas

Figura 4.11: Ambiente 2: comparativo dos resultados.

Tabela 4.2: Ambiente 2: dados das simulações dos três métodos para um ambiente com dois obstáculos retangulares.

Dados da Simulação - Ambiente 2

Métodos Ponto de Partida Ponto de Destino Distância Percorrida Tempo gasto Convergiu? Sem Marcação de Células

ou Regiões

[100, 750] [1000, 750] 1560,7cm 116,3s Sim

Com Marcação de Células [100, 750] [1000, 750] 1560,7cm 116,3s Sim Com Marcação de Regiões [100, 750] [1000, 750] 1560,7cm 116,3s Sim

4.5 Ambiente 3

Para o Ambiente 3, os pontos de partida e destino adotados foram (100, 250) e (1250, 850), respectivamente. Para o Ambiente 3, o método sem marcação de células ou regiões visitadas permitiu ao robô chegar ao destino final com sucesso, como pode ser visto na Figura 4.12. O método com marcação de células e regiões visitadas também permitiram ao robô chegar ao destino final, como pode ser visto nas Figuras 4.13 e 4.14, respectivamente. O Método do Desvio Tangencial também permitiu que o robô alcançasse seu ponto de destino, como se verifica na Figura 4.15.

Figura 4.12: Ambiente 3: caminho obtido sem marcação de células ou regiões visitadas para um ambiente com dois obstáculos retangulares.

Figura 4.13: Ambiente 3: caminho obtido com marcação de células visitadas para um ambiente com dois obstáculos retangulares.

Figura 4.14: Ambiente 3: caminho obtido com marcação de regiões visitadas para um ambiente com dois obstáculos retangulares.

Figura 4.15: Ambiente 3: caminho obtido com o Método do Desvio Tangencial para um ambiente com dois obstáculos retangulares.

O robô conseguiu alcançar seu destino final sem dificuldades no Ambiente 3 para as três abordagens propostas. Na Figura 4.16 encontra-se disposto o resumo dos resultados obtidos para cada método. Os dados das simulações encontram-se dispostos na Tabela 4.3. Como nos casos dos Ambientes 1 e 2, não ocorreu nenhum ciclo. Com o Método do Desvio Tangencial, o robô conseguiu alcançar o destino, navegando com uma distância percorrida e tempo gasto ligeiramente menores.

Tabela 4.3: Ambiente 3: dados das simulações dos três métodos para um ambiente com dois obstáculos retangulares.

Dados da Simulação - Ambiente 3

Métodos Ponto de Partida Ponto de Destino Distância Percorrida Tempo gasto Convergiu? Sem Marcação de Células

ou Regiões

[100, 250] [1250, 850] 1440,7cm 81,3s Sim

Com Marcação de Células [100, 250] [1250, 850] 1440,7cm 112,4s Sim Com Marcação de Regiões [100, 250] [1250, 850] 1440,7cm 112,4s Sim

(a) Método sem marcação de células ou regiões (b) Método com marcação de células visitadas

Figura 4.16: Ambiente 3: comparativo dos resultados.

4.6 Ambiente 4

No Ambiente 4, os pontos de partida e destino adotados foram (50, 475) e (1300, 500), respectivamente. Em todos os casos simulados o robô conseguiu alcançar o ponto de destino. Como não ocorreram ciclos, o método sem marcação de células ou regiões visitadas (Figura 4.17), com marcação de células visitadas (Figura 4.18) e com marcação de regiões visitadas (Figura 4.19) geraram resultados similares. O Método do Desvio tangencial também permitiu que o robô chegasse em seu ponto de destino, como se verifica na Figura 4.20.

Figura 4.17: Ambiente 4: caminho obtido sem marcação de células ou regiões visitadas para um ambiente contendo múltiplos obstáculos retangulares.

Figura 4.18: Ambiente 4: caminho obtido com análise de células visitadas para um ambiente contendo múltiplos obstáculos retangulares.

Figura 4.19: Ambiente 4: caminho obtido com análise de regiões visitadas para um ambiente contendo múltiplos obstáculos retangulares.

Figura 4.20: Ambiente 4: caminho obtido com o Método do Desvio Tangencial para um ambiente contendo múltiplos obstáculos retangulares.

O robô conseguiu alcançar seu destino final sem dificuldades no Ambiente 4 para as três abordagens. O resumo dos resultados para este ambiente pode ser vistos na Figura 4.21, en- quanto que os dados da simulação encontram-se dispostos na Tabela 4.4. Como nos casos anteriores, não ocorreu nenhum ciclo. Os três casos simulados obtiveram resultados iguais. O Método do Desvio Tangencial apresentou uma distância percorrida e tempo gasto na simulação ligeiramente menores e também permitiu que o robô chegasse em seu ponto de destino.

(a) Método sem marcação de células ou regiões (b) Método com marcação de células visitadas

Figura 4.21: Ambiente 4: comparativo dos resultados.

Tabela 4.4: Ambiente 4: dados das simulações dos três métodos para um ambiente com múlti- plos obstáculos retangulares.

Dados da Simulação - Ambiente 4

Métodos Ponto de Partida Ponto de Destino Distância Percorrida Tempo gasto Convergiu? Sem Marcação de Células

ou Regiões

[50, 475] [1300, 500] 1711,2cm 132,25s Sim

Com Marcação de Células [50, 475] [1300, 500] 1711,2cm 132,25s Sim Com Marcação de Regiões [50, 475] [1300, 500] 1711,2cm 132,25s Sim

4.7 Ambiente 5

Para o Ambiente 5, os pontos de partida e destino adotados foram (100, 450) e (800, 450), respectivamente. O resultado do método sem marcação de células ou regiões visitadas encontra- se exposto na Figura 4.22. Na Figura 4.23, tem-se o resultado para o caso do método com marcação de células visitadas para o Ambiente 5. Na Figura 4.23, tem-se o resultado para o caso do método com marcação de regiões visitadas para o Ambiente 5. O resultado para o Método do Desvio Tangencial encontra-se disposto na Figura 4.25.

Figura 4.22: Ambiente 5: caminho obtido sem marcação de células ou regiões visitadas para um ambiente contendo dois obstáculos em forma de U separados por um corredor.

Figura 4.23: Ambiente 5: caminho obtido com análise de células visitadas para um ambiente contendo dois obstáculos em forma de U separados por um corredor.

Figura 4.24: Ambiente 5: caminho obtido com análise de regiões visitadas para um ambiente contendo dois obstáculos em forma de U separados por um corredor.

Figura 4.25: Ambiente 5: caminho obtido com o Método do Desvio Tangencial para um ambiente contendo dois obstáculos em forma de U separados por um corredor.

O robô conseguiu alcançar seu destino final no Ambiente 5 apenas com as abordagens de marcação de células e de regiões já visitadas, falhando para o caso do método sem marcação de células ou regiões visitadas. Na Figura 4.26 é possível verificar o resumo dos resultados para o Ambiente 5. Os dados das simulações encontram-se dispostos na Tabela 4.5. Como ocorreram ciclos, a simples análise do segmento perpendicular à reta entre a posição do robô e a posição do obstáculo em busca de células livres não permitiu escape do ciclo, mesmo com o tempo máximo de 30 minutos alcançado. As abordagens de marcação de células e regiões visitadas permitiram ao robô chegar ao destino. Dentre os métodos aqui propostos, a abordagem com marcação de regiões visitadas se saiu melhor, com menor distância percorrida e menor tempo gasto na navegação. O Método do Desvio Tangencial permitiu o robô alcançar o destino e apresentou resultados consideravelmente melhores, com tempo de execução e distância percorrida menores.

(a) Método sem marcação de células ou regiões (b) Método com marcação de células visitadas

Figura 4.26: Ambiente 5: comparativo dos resultados.

Tabela 4.5: Ambiente 5: dados das simulações dos três métodos para um ambiente com dois obstáculos em U separados por um corredor.

Dados da Simulação - Ambiente 5

Métodos Ponto de Partida Ponto de Destino Distância Percorrida Tempo gasto Convergiu? Sem Marcação de Células

ou Regiões

[100, 450] [800, 450] 23043cm 1800s Não

Com Marcação de Células [100, 450] [800, 450] 20520cm 1640,2s Sim Com Marcação de Regiões [100, 450] [800, 450] 15296cm 1212,2s Sim

4.8 Ambiente 6

No Ambiente 6, os pontos de origem e destino adotados foram (50, 475) e (750, 450), respectivamente. Na Figura 4.27, tem-se o resultado para o caso do método sem marcação de células ou regiões visitadas. Na Figura 4.28, encontra-se o resultado para o método com marcação de células visitadas para o caso do Ambiente 6. Na Figura 4.29, pode ser visto o resultado para o método com marcação de regiões visitadas para o caso do Ambiente 6. O Método do Desvio Tangencial apresentou o resultado exposto na Figura 4.30.

Figura 4.27: Ambiente 6: caminho obtido sem marcação de células ou regiões visitadas para um ambiente contendo um obstáculo forma de U interno a outro obstáculo em forma de U.

Figura 4.28: Ambiente 6: caminho obtido com análise de células visitadas para um ambiente contendo um obstáculo forma de U interno a outro obstáculo em forma de U.

Figura 4.29: Ambiente 6: caminho obtido com análise de regiões visitadas para um ambiente com obstáculo forma de U interno a outro obstáculo em U.

Figura 4.30: Ambiente 6: caminho obtido com o Método do Desvio Tangencial para um ambiente com obstáculo forma de U interno a outro obstáculo em U.

De forma similar ao Ambiente 5, o robô conseguiu alcançar seu destino final apenas para as abordagens de marcação de células e regiões já visitadas, falhando para o caso do método sem marcação de células ou regiões visitadas. Um resumo dos resultados obtidos neste ambiente encontra-se exibido na Figura 4.31 e os dados da simulação encontram-se dispostos na Tabela 4.6. Como nesse ambiente ocorrem ciclos, simplesmente analisar o segmento perpendicular à reta entre a posição do robô e a posição do obstáculo em busca de células livres não permite ao robô escapar do ciclo. Mesmo com o tempo máximo de 30 minutos alcançado, o robô não conseguiu alcançar o destino. Tanto a abordagem de marcação de células visitadas quanto a de regiões visitadas permitiram ao robô chegar ao destino. O método de marcação de células visitadas se saiu consideravelmente melhor, com menor distância percorrida e menor tempo gasto na navegação. O Método do Desvio Tangencial também permitiu que o robô alcançasse seu ponto de destino e apresentou resultados razoavelmente melhores, com tempo gasto e distância percorrida menores.

(a) Método sem marcação de células ou regiões (b) Método com marcação de células visitadas

Figura 4.31: Ambiente 6: comparativo dos resultados.

Tabela 4.6: Ambiente 6: dados das simulações dos três métodos para um ambiente com um obstáculo em forma de U interno a outro obstáculo em forma de U.

Dados da Simulação - Ambiente 6

Métodos Ponto de Partida Ponto de Destino Distância Percorrida Tempo gasto Convergiu? Sem Marcação de Células

ou Regiões

[50, 475] [750, 450] 22924cm 1800s Não

Com Marcação de Células [50, 475] [750, 450] 3881,7cm 296,8s Sim

Com Marcação de Regiões [50, 475] [750, 450] 6647,4cm 510,1s Sim

Desvio Tangencial [50, 475] [750, 450] 2616,8cm 192,45s Sim

No documento Planejamento de caminhos em ambientes desconhecidos baseado em uma abordagem geométrica (páginas 58-80)