| Summary: | Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-06T18:00:39Z
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Previous issue date: 2015-06-08 === Não recebi financiamento === Autonomous mobile robots are a special category of robots designed for
performing tasks without the intervention of human beings. Some robots are
designed to perform tasks in completely inhospitable environments such as the
earth´s subsurface, the ocean depths or spatial exploration. In order to consider a
robot as autonomous, a fundamental premise is to have self-adaptation
capabilities. Over the last years, the advances in technology allow the
development of self-adaptive systems, which are able to manage themselves to
recuperate from faults or even change their behavior and structure in order to
improve the quality of the delivered service. A critical point when building any
software is its architecture, i.e., its structural organization in a set of interacting
components. In this context, reference architecture is a technique that is well
known for combining the best practices, patterns and strategies for building and
standardizing domain specific software. Nowadays, there is a lack of studies
presenting reference architectures for structuring self-adaptive software of mobile
robots in order to decrease maintenance efforts. A number of studies claim that
self-adaptive systems are based on the control theory and, more specifically, on
the use of control loops in their architecture to perform adaptations. Therefore,
this master thesis proposes SARAMR, a control loop-based reference architecture
whose goal is to make maintenance activities a more productive task. The
employment of the architecture divides the whole system in two modules; base
application and adaptation module. The adaptation module encompasses the
control loops and the base application is further divided into three other
components: environment, behaviors and the electromechanical part. SARAMR
was qualitatively evaluated by means of the development of two applications: a
self-adaptive wall follower mobile robot and another conventional one to
performing monitoring in in-door environments. Next, some maintenance
activities were created to investigate the effort of applying them. We have
observed that the separation of concerns of our architecture allows new
components to be added causing less impacts than in systems developed in an adhoc
way. === Robôs móveis autônomos fazem parte de uma categoria especial de robôs
projetados para realizar tarefas sem a intervenção de seres humanos. Alguns robôs
são projetados para realizar tarefas em ambientes completamente inóspitos à vida
humana como no subsolo terrestre, nas profundezas de oceanos ou na exploração
espacial. Para que um robô seja considerado autônomo, uma premissa
fundamental é possuir capacidades de autoadaptação. Nos últimos anos, os
avanços da tecnologia possibilitaram o desenvolvimento de sistemas robóticos
autoadaptativos, que são capazes de gerenciarem a si próprios, se recuperarem de
falhas e também de alterarem seu comportamento e estrutura com o objetivo de
otimizar e/ou manter a qualidade do serviço (QoS) oferecido. Uma questão crítica
para a concepção e construção de qualquer sistema de software é sua arquitetura,
isto é, sua organização estrutural em um conjunto de componentes que interagem.
Nesse contexto, a utilização de arquiteturas de referência é uma abordagem
conhecida atualmente por combinar as melhores práticas, padrões e estratégias
para a construção e padronização de sistemas de software para um determinado
domínio. Atualmente, nota-se uma carência de estudos que apresentem
arquiteturas de referência para estruturar o software de robôs móveis
autoadaptativos de forma a facilitar atividades de manutenção nesses sistemas.
Muitos estudos apontam que sistemas autoadaptativos são baseados na teoria do
controle e mais especificamente na utilização de loops de controle em sua
arquitetura para realizar as adaptações. Diante disso, este trabalho propõe a
arquitetura de referência SARAMR, uma arquitetura de referência baseada em
loops de controle cujo objetivo é facilitar atividades de manutenção no software
desses sistemas. A utilização da arquitetura divide o sistema em dois módulos:
aplicação base e módulo de adaptação. O módulo de adaptação envolve os loops
de controle e a aplicação base ainda é subdividida em três componentes: ambiente,
comportamentos e a parte eletromecânica. SARAMR foi avaliada de forma
qualitativa mediante o desenvolvimento duas aplicações: um robô autoadaptativo
seguidor de paredes e um outro convencional de patrulhamento. Depois disso,
algumas manutenções evolutivas foram idealizadas no sentido de averiguar o
esforço de aplicá-las. Constatou-se que a separação de interesses existente na
arquitetura permite que novos componentes possam ser adicionados com impacto
menor do que em sistemas que não usam essa arquitetura.
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