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Título: Verificação eficiente de robôs educacionais
Autor: Correia, Lucas Francisco Pereira de Gois
Endereco Lattes do autor: http://lattes.cnpq.br/1957154709677653
Orientador: Nogueira, Sidney de Carvalho
Endereco Lattes do orientador : http://lattes.cnpq.br/9171224058305522
Palavras-chave: Engenharia de software;Robótica;Métodos de simulação;Programação de robôs
Data do documento: 3-Mar-2021
Citação: CORREIA, Lucas Francisco Pereira de Gois. Verificação eficiente de robôs educacionais. 2021. 85 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciência da Computação) – Departamento de Computação, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife, 2021.
Abstract: Educational robotics is an area of growing interest within educational institutions. Due to it's low cost, program environments for virtual robots have been developed to support the teaching of computing, programming and robotics concepts. The main debug tool available in such environments is the simulation of the robot within a virtual map. Debugging is performed by observing the robot moving across the map: it is not possible to analyze automatically if a program will manage to conclude a specific objective. Approaches to automatically analyze virtual robots are an important teaching tool for an eficient and accurate evaluation of robots. The objective of this project is to improve an automatic verification approach of robot programs. This approach translates programs in the ROBO language to the formal notation CSP and uses the FDR model checker to automatically analyze the program's behavior. The result returned by the model checker is used to inform if the analyzed program has the expected behavior. The main improvement proposed by this project is the implementation of a ROBO to CSP translator that generates a more eficient CSP model to be analyzed, if compared to the model produced by the previous translator. We could observe, through empirical evaluation, a significant reduction in the time to analyze the CSP models obtained from the new translator. The proposed translator presents an almost constant analysis time for the maps considered in the empirical evaluation, while analysis time of the models produced by the previous translator shows an exponential growth in relation to the map's size where the program is analyzed. Another contribution of this work is that the new translator accepts ROBO programs with any command of the language, while the previous translator could only deal with a subset.
Resumo: Robótica educacional é uma área de interesse crescente dentro das instituições de ensino. Devido ao seu baixo custo e facilidade de aquisição, ambientes virtuais de programação para robôs têm sido desenvolvidos para suportar o ensino de conceitos de computação, programação e robótica. A principal ferramenta de depuração disponível nestes ambientes é a simulação do robô dentro de um ambiente virtual. Nestes ambientes, a depuração acontece de forma visual: não é possível analisar de forma automática se um programa vai convergir para um objetivo específico. Soluções para analisar de forma automática programas de robôs virtuais são ferramentas de ensino importantes para a avaliação eficiente e precisa dos programas. O objetivo deste projeto é aperfeiçoar uma abordagem de verificação automática de programas de robô. Esta abordagem traduz programas na linguagem ROBO para a notação formal CSP e utiliza o verificador de modelos FDR para analisar o comportamento do programa. O resultado retornado pelo verificador é utilizado para informar se o programa analisado possui o comportamento esperado. O aperfeiçoamento corresponde a implementação de um tradutor de ROBO para CSP que gera um modelo CSP mais eficiente de ser analisado do que o modelo produzido pelo tradutor atual. Através de avaliação empírica, pode-se observar uma redução significativa no tempo para análise dos modelos CSP obtidos a partir do tradutor desenvolvido neste trabalho. O tempo de análise observado foi praticamente constante para os mapas analisados, enquanto o tempo de análise dos modelos gerados pelo tradutor anterior, produzido antes deste trabalho, apresentou um crescimento exponencial com relação ao tamanho do mapa onde o programa é analisado. Uma contribuição adicional deste trabalho é que o tradutor transforma em CSP programas com qualquer sintaxe da linguagem ROBO, enquanto o tradutor anterior lidava apenas com um subconjunto da sintaxe.
URI: https://repository.ufrpe.br/handle/123456789/3975
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