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Planejamento de Movimento para Pedestres Utilizando Campos Potenciais

Dissertação de Mestrado
(indexado pela 1ªvez em 30/11/2011)

Nome: Fábio Dapper 
Instituição: UFRGS - Instituto de Informática
Programa: Programa de Pós-Graduação em Computação
Orientador: Luciana Porcher Nedel e Edson Prestes e Silva Junior
Ano: 2007
País: Brasil

Resumo
A simulação de pedestres representados como humanos virtuais em um mundo  sintético é de grande interesse em áreas como cinema, arquitetura e  jogos. Esta atividade pode ser definida como navegação em ambientes  virtuais e envolve principalmente a especificação do ambiente, a  definição da posição inicial do agente, assim como sua posição final (ou  objetivo). Tendo estes parâmetros definidos, um algoritmo de  planejamento de movimento, ou de caminhos, em particular, pode ser usado  para encontrar uma trajetória a ser seguida por ele. Entretanto, em um  mundo real, se considerar-se várias pessoas, todas na mesma posição  inicial e procurando atingir o mesmo objetivo, cada uma seguirá por um  caminho diferente. Ou seja, para uma mesma tarefa, a estratégia  utilizada por cada pessoa para alcançar seu objetivo vai depender de sua  constituição física, personalidade, humor e raciocínio. Levando em  consideração estas questões, este trabalho apresenta um estudo sobre  planejamento de movimento para pedestres. Como resultado prático foi  desenvolvido um planejador que fornece trajetórias suaves e variadas. As  trajetórias são dependentes de características individuais de cada  agente, que podem ser alteradas dinâmicamente. O método adotado é  baseado na utilização de campos potenciais gerados pela solução numérica  de problemas de valores de contorno envolvendo a equação de Laplace  (funções harmônicas) e o problema de Sturm-Liouville. Campos potenciais  gerados desta forma produzem caminhos suaves e são livres de mínimos  locais.  O comportamento de cada agente é determinado pela alteração de  seu campo potencial individual, gerado a cada passo da simulação. Dessa  forma, é possível alterar dinamicamente o padrão da trajetória e ao  mesmo tempo evitar colisões com obstáculos móveis (demais agentes na  simulação). Por outro lado, os comportamentos gerados podem tanto ser  usados de forma isolada, como combinados em movimentos complexos. Assim,  é possível utilizar funções que definem trajetórias ou quantificar um  desvio à esquerda ou à direita quando o agente avista um obstáculo a sua  frente. A implementação do método, incluindo técnicas para controlar a  velocidade e orientação do agente, e situações de simulação como  comportamentos em corredores e regiões abertas, são apresentadas e  discutidas.

Palavras-chave: Planejamento de movimento, Animação comportamental, Simulação de pedestres, Computação gráfica

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