Análise da Variação de Operadores de Mutação em Algoritmos Diferenciais Evolutivos para o Planejamento de Caminho de Robôs Futebolistas

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Doutor Diogo Sampaio Cesar Souza

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Path Planning for Mobile Robots is a relevant topic in autonomous robotics, being addressed in various areas, such as robot soccer. This work analyzes the performance of Evolutionary Algorithms, specifically Differential Evolution algorithms, in path planning, with a focus on the influence of different mutation operators. The algorithms DE, SaDE, JADE, SHADE, and L-SHADE were evaluated, considering the following mutation operators: "rand/1", "rand/2", "best/1", "best/2", "either-or", "current-to-rand/1", "current-to-best/1", and "current-to-pbest/1". Initially, the comparison strategy was tested on benchmark functions from CEC2013 and subsequently applied to path planning using NURBS curves. The experiments indicate that the L-SHADE algorithm, combined with the "current-to-rand/1" and "rand/2" operators, showed consistent performance in generating smooth and feasible paths for the soccer robots. The results suggest that the choice of mutation operator can influence the efficiency of certain algorithms in optimizing paths.


Resumo

O Planejamento de Caminho para Robôs Móveis é um tema relevante na robótica autônoma, sendo abordado em várias áreas, como no futebol de robôs. Este trabalho analisa o desempenho de Algoritmos Evolucionários, especificamente os Diferenciais Evolutivos, no planejamento de caminho, com foco na influência de diferentes operadores de mutação. Foram avaliados os algoritmos DE, SaDE, JADE, SHADE e L-SHADE, considerando operadores de mutação: "rand/1", "rand/2", "best/1", "best/2", "either-or", "current-to-rand/1", "current-to-best/1" e "current-to-pbest/1". Inicialmente, a estratégia de comparação foi testada em funções do benchmark CEC2013e,posteriormente, aplicados ao planejamento de caminhos utilizando curvas NURBS. Os experimentos indicam que o algoritmo L-SHADE, combinado com os operadores "current-to-rand/1" e "rand/2", apresentaram um desempenho consistente na geração de caminhos suaves e factíveis para os robôs futebolistas. Os resultados sugerem que a escolha do operador de mutação pode influenciar na eficiência de determinados algoritmos na otimização dos caminhos.

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