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Resumo(s)
Abstract
Automated Guided Vehicles (AGVs) and Autonomous Mobile Robots (AMRs) are transforming industrial automation, delivering improvements in efficiency, safety, and operational accuracy. Despite these advancements, AGVs and AMRs still face limitations in indoor environments, where conventional navigation technologies may be unreliable or restricted. Visible Light Communication (VLC) emerges as a promising solution, exploiting the visible light spectrum to enable precise localization and reliable communication. By taking advantage of existing LED infrastructures, VLC provides accurate positioning and continuous real-time data exchange, offering a cost-effective and energy-efficient alternative to traditional systems. This dissertation examines the integration of VLC into AGV and AMR systems, with a focus on applications in structured environments such as factories, warehouses, and logistics hubs. The study also considers the main challenges associated with VLC, including line-of-sight dependence and susceptibility to ambient light interference, and discusses strategies to mitigate these issues. Within this framework, centralized coordination approaches are analyzed, highlighting how VLC can enhance navigation, task allocation, and traffic management in controlled environments. A simulation study based on the proposed VLC grid and a centralized coordinator was conducted in a grid-based warehouse environment. Results show that VLC delivers stable cell-level localization and supports coordinated operation. Across the evaluated scenarios, the rule-based baseline achieved the highest throughput with few collisions and no deadlocks, whereas a non-learning centralized controller was inefficient under load; preliminary learning-based control did not surpass the baseline within the tested horizons. Overall, the study confirms the feasibility of VLC-enabled centralized coordination and identifies practical constraints (line-of-sight, ambient light, channel load) together with clear avenues for improvement.
Os Veículos Guiados Automatizados (AGVs) e os Robôs Móveis Autónomos (AMRs) estão a transformar a automação industrial, trazendo melhorias na eficiência, segurança e precisão operacional. Apesar destes avanços, continuam a existir limitações relevantes em ambientes interiores, onde as tecnologias de navegação convencionais se revelam pouco fiáveis ou ineficazes. A Comunicação por Luz Visível (VLC) surge como uma solução promissora, explorando o espectro da luz visível para possibilitar uma localização precisa e uma comunicação fiável. Ao aproveitar a infraestrutura LED já existente, a VLC oferece posicionamento com precisão ao nível da célula e permite a troca de dados em tempo real, constituindo uma alternativa economicamente viável e energeticamente eficiente aos sistemas tradicionais. Esta dissertação analisa a integração da VLC em sistemas AGV e AMR, com particular enfoque em ambientes estruturados, como armazéns e centros logísticos. São igualmente abordados os principais desafios da VLC, incluindo a dependência da linha de vista e a suscetibilidade a interferências da luz ambiente, bem como estratégias para os mitigar. No quadro proposto, são ainda analisadas abordagens de coordenação centralizada, evidenciando o contributo da VLC para a navegação, atribuição de tarefas e gestão de tráfego em ambientes controlados. Foi realizado um estudo de simulação com base numa grelha VLC e num coordenador central, aplicado a um ambiente de armazém estruturado em grelha. Os resultados demonstram que a VLC assegura uma localização estável ao nível da célula e suporta a operação coordenada dos veículos. Nos cenários avaliados, a abordagem heurística revelou o melhor desempenho em termos de produtividade, com menos colisões e ausência de bloqueios, enquanto um controlador central não adaptativo mostrou menor eficiência em situações de carga elevada; já o controlo preliminar baseado em aprendizagem não superou a abordagem de referência nos horizontes testados. Em síntese, este trabalho confirma a viabilidade da coordenação centralizada suportada por VLC e identifica tanto limitações práticas (linha de vista, luz ambiente, carga de comunicação) como oportunidades claras de evolução futura.
Os Veículos Guiados Automatizados (AGVs) e os Robôs Móveis Autónomos (AMRs) estão a transformar a automação industrial, trazendo melhorias na eficiência, segurança e precisão operacional. Apesar destes avanços, continuam a existir limitações relevantes em ambientes interiores, onde as tecnologias de navegação convencionais se revelam pouco fiáveis ou ineficazes. A Comunicação por Luz Visível (VLC) surge como uma solução promissora, explorando o espectro da luz visível para possibilitar uma localização precisa e uma comunicação fiável. Ao aproveitar a infraestrutura LED já existente, a VLC oferece posicionamento com precisão ao nível da célula e permite a troca de dados em tempo real, constituindo uma alternativa economicamente viável e energeticamente eficiente aos sistemas tradicionais. Esta dissertação analisa a integração da VLC em sistemas AGV e AMR, com particular enfoque em ambientes estruturados, como armazéns e centros logísticos. São igualmente abordados os principais desafios da VLC, incluindo a dependência da linha de vista e a suscetibilidade a interferências da luz ambiente, bem como estratégias para os mitigar. No quadro proposto, são ainda analisadas abordagens de coordenação centralizada, evidenciando o contributo da VLC para a navegação, atribuição de tarefas e gestão de tráfego em ambientes controlados. Foi realizado um estudo de simulação com base numa grelha VLC e num coordenador central, aplicado a um ambiente de armazém estruturado em grelha. Os resultados demonstram que a VLC assegura uma localização estável ao nível da célula e suporta a operação coordenada dos veículos. Nos cenários avaliados, a abordagem heurística revelou o melhor desempenho em termos de produtividade, com menos colisões e ausência de bloqueios, enquanto um controlador central não adaptativo mostrou menor eficiência em situações de carga elevada; já o controlo preliminar baseado em aprendizagem não superou a abordagem de referência nos horizontes testados. Em síntese, este trabalho confirma a viabilidade da coordenação centralizada suportada por VLC e identifica tanto limitações práticas (linha de vista, luz ambiente, carga de comunicação) como oportunidades claras de evolução futura.
Descrição
Palavras-chave
Automated Guided Vehicles (AGVs) Autonomous Mobile Robots (AMRs) Visible Light Communication (VLC) Indoor localization Centralized coordination Intelligent logistics Veículos Guiados Automatizados (AGVs) Robôs Móveis Autónomos (AMRs) Comunicação por Luz Visível (VLC) Localização em ambientes interiores Coordenação centralizada Logística inteligente