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Luciano Cunha de Araújo Pimenta


Luciano Cunha de Araújo Pimenta

Universidade Federal de Minas Gerais
DElt

Associated researcher





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Last update: 2021/05/04


Degrees

Ph.D. Engenharia Elétrica na Universidade Federal de Minas Gerais em 2009
M.Sc. Engenharia Elétrica na Universidade Federal de Minas Gerais em 2005
B.Sc. Engenharia Elétrica na Universidade Federal de Minas Gerais em 2003


Current projects

2021 a AtualPlanejamento, coordenação e controle de movimento de sistemas robóticos autônomos - Chamada CNPq Nº 09/2020 - Bolsas de Produtividade em Pesquisa - PQ
O projeto visa o desenvolvimento de novas técnicas para o planejamento de movimento, incluindo caminhos e trajetórias, coordenação e controle de sistemas robóticos diversos. Serão considerados tanto sistemas compostos por um único robô, quanto sistemas compostos por múltiplos robôs, podendo os mesmos ser de um mesmo tipo (homogêneos) ou de tipos diferentes (heterogêneos). Serão elaboradas novas estratégias, na forma de algoritmos e/ou leis de controle, para permitir a movimentação adequada destes sistemas com a finalidade de solucionar diferentes tarefas. Algumas das tarefas a serem exploradas são: cobertura de domínios e segregação de grupos heterogêneos. O projeto prevê a obtenção de garantias matemáticas de desempenho das metodologias propostas e ainda a validação dos resultados, em simulações realísticas e em sistemas robóticos reais.
Integrantes: Luciano Cunha de Araújo Pimenta (coordenador).
2017 a AtualEstratégias de Controle Robusto Sujeito a Restrições para VANTs Convertíveis
Nos últimos anos, a tecnologia de veículos aéreos não tripulados (VANTs) está sendo especialmente útil em missões de busca e resgate, graças as suas capacidades de resposta rápida, operação remota, transporte, monitoramento e implantação de sensores. As possibilidades de atuação dos serviços de busca e resgate se tornam reduzidas dadas as limitações do tipo de VANT escolhido: as aeronaves de asa fixa possuem um maior alcance, autonomia e capacidade de carga, mas não possuem capacidade de decolagem e aterrissagem vertical; já as aeronaves de asa rotatória possuem capacidade VTOL, porém tem menor alcance e autonomia. Portanto, as limitações de espaço disponível de emergência e a incerteza de que tipo de aeronave escolher nos primeiros momentos de uma situação desse tipo justificam a necessidade de explorar novas ferramentas que possam proporcionar uma solução ao problema. Este projeto propõe explorar o uso de aeronaves de asa fixa convertíveis, com capacidade VTOL, combinando as vantagens das aeronaves de asa fixa e asa rotatória. Para desenvolver os sistemas de controle para estes tipos de VANTs serão desenvolvidos estratégias de controle preditivo (MPC) robusto. Dentro dessa abordagem existem problemas em aberto que serão tratados neste projeto: i) formulação do MPC robusto baseado em tubos para sistemas variantes no tempo com o objetivo de resolver o problema de seguimento de trajetórias; ii) inclusão de termos econômicos no problema de otimização do MPC, em particular a consideração de custos econômicos referentes ao consumo de bateria pelo VANT e ao planejamento de trajetória e evitação de obstáculos. Com este último custo econômico, pretende-se resolver o planejamento de rota e cálculo do sinal de controle utilizando um único problema de otimização. Por outro lado, serão consideradas também falhas que podem ocorrer nos atuadores e sensores. Por fim, as estratégias serão implementadas em simulação 3D baseado no CAD do VANT com hardware-in-the-loop (HIL).
Integrantes: Guilherme Vianna Raffo (coordenador), Luciano Cunha de Araújo Pimenta, Vinicius Mariano Goncalves, Armando Alves Neto, Brenner Santana Rego, Marcelo Alves dos Santos, Janier Arias, Daniel Neri Cardoso, Guilherme de Souza Papini.
2016 a AtualNational Institute of Science and Technology for Cooperative Autonomous Systems Applied to Security and Environment
The proposed INCT will bring together an outstanding set of Universities, Industries, and Research Institutes of Brazil and abroad. The latest advances in systems theory and emerging information technology to enable the design and implementation of distributed networks for observation, mobility, and manipulation provide the fundamental scope of actual problems we intend to solve. Specifically, this proposal will consider autonomous navigation of aerial vehicles in low altitude to deal, for instance, with power transmission line and gas pipe inspection to alleviate the pilot's workload and with motion planning strategies for aggressive landing of an actual cargo transportation helicopter in a mobile platform; Robotic systems based on lighter-than-air vehicles for environmental monitoring, surveillance and communication applied to the Amazon region. They will provide a virtual sensory barriers against deforestation, telecommunication services to remote and small population areas, technological solutions to coastal communities and remote settlements; Modeling and design of autonomous heavy vehicles with on-line payload measurement system. Advanced driver assistance systems will be developed to deal with safety, congestion and traffic cooperation, and with overloading freight transportation; Coordination of heterogeneous aerial and mobile robots in outdoor environment to deal with helicopters and convoy of trucks based on fault tolerant control systems; Coordination of heterogeneous robots applied to orange plantation monitoring. This project aims to estimate the amount of fruits, pest detection, the rate of development and degree of maturity of the plants; Modeling and design of distributed underwater vehicles for inspection and service of industrial installations. They will deal with servicing, repair, and assembly tasks of oil and gas platforms. Basic development for autonomous and fault tolerant control systems. It will be related with development of control techniques for systems under stochastic variations in its dynamics, with the development of measurement based approach to engineering design and techniques for system identification, and with control of small robots described by swarms of insects which will be performed based on bio-inspired systems
Integrantes: Marco Henrique Terra (coordenador), Luciano Cunha de Araújo Pimenta, Pereira, G. A. S., Leonardo Antonio Borges Torres, Luis Antônio Aguirre, Paulo Henriques Iscold Andrade de Oliveira, José Reginaldo Hughe Carvalho, Fernando de Oliveira Souza, Fernando Lizarralde, Bruno Vilhena Adorno, Guilherme Vianna Raffo, Alexandre Rodrigues Mesquita, Denis Fernando Wolf, Alessandro Jacoud Peixoto, Ramon Romankevicius Costa, Samuel Siqueira Bueno, Roseli Aparecida Francelin Romero, Liu Hsu, Rafael Vidal Aróca, Valdir Grassi Junior, Luiz Mirisola, Geraldo Silveira, Ely Carneiro de Paiva, Carlos Dias Maciel, Vilma Alves de Oliveira, Guilherme de Alencar Barreto, Tatiana Taveira Pazelli, Luis Fernando Costa Alberto, Oswaldo Luiz do Valle Costa, Roberto Santos Inoue.

Current applied research projects

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Recent publications

Articles in journals

Consensus in multi-agent systems subject to input saturation and time-varying delays
2021. INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMS SCIENCE.
Matheuristics for Multi-UAV Routing and Recharge Station Location for Complete Area Coverage
2021. SENSORS.
Safe coordination of robots in cyclic paths
2021. ISA TRANSACTIONS.
Spatial segregative behaviors in robotic swarms using differential potentials
2020. Swarm Intelligence.
Distributed formation-containment control with Euler-Lagrange systems subject to input saturation and communication delays
2020. INTERNATIONAL JOURNAL OF ROBUST AND NONLINEAR CONTROL.
Pose consensus based on dual quaternion algebra with application to decentralized formation control of mobile manipulators
2020. JOURNAL OF THE FRANKLIN INSTITUTE-ENGINEERING AND APPLIED MATHEMATICS.
Abstraction based approach for segregation in heterogeneous robotic swarms
2019. ROBOTICS AND AUTONOMOUS SYSTEMS.
Consensus on intervals of communication delay
2018. INTERNATIONAL JOURNAL OF AUTOMATION AND COMPUTING.
Robust Guidance Strategy for Target Circulation by Controlled UAV
2018. IEEE TRANSACTIONS ON AEROSPACE AND ELECTRONIC SYSTEMS.
Multi-robot Deployment using Topological Maps
2017. JOURNAL OF INTELLIGENT & ROBOTIC SYSTEMS.
Adapting to sensing and actuation variations in multi-robot coverage
2017. INTERNATIONAL JOURNAL OF ROBOTICS RESEARCH.
Conditions for Consensus of Multi-Agent Systems With Time-Delays and Uncertain Switching Topology
2016. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS.
Multi-objective approach for robot motion planning in search tasks
2016. APPLIED INTELLIGENCE.
Consensus with guaranteed convergence rate of high-order integrator agents in the presence of time-varying delays
2016. INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMS SCIENCE.
Swarm Coordination Based on Smoothed Particle Hydrodynamics Technique
2013. IEEE Transactions on Robotics.
Vector Fields for Robot Navigation Along Time-Varying Curves in n-dimensions
2010. IEEE Transactions on Robotics.
Robot Navigation in Multi-terrain Outdoor Environments
2009. INTERNATIONAL JOURNAL OF ROBOTICS RESEARCH.

Papers in conferences

MPC Based Feedback-Linearization Strategy of a Fixed-Wing UAV
2020. XXIII Congresso Brasileiro de Automática (CBA).
Controle de robô para serviços de inspeção industrial utilizando campos vetoriais artificiais variantes no tempo
2020. XXIII Congresso Brasileiro de Automática (CBA).
Distributed Parameterized Predictive Control for Multi-robot Curve Tracking
2020. 21st IFAC World Congress - 1st Virtual IFAC World Congress (IFAC-V 2020).
Segregation of Heterogeneous Swarms of Robots in Curves
2020. IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA).
Robust quadcopter control with artificial vector fields
2020. IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA).
Convergência e Circulação de Curvas Variantes no Tempo com um Conjunto de Quadrotores
2019. 14o Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente (SBAI 2019).
NMPC Strategy for a Quadrotor UAV in a 3D Unknown Environment
2019. 19th International Conference on Advanced Robotics (ICAR 2019).
Decentralized Radial Segregation in Heterogeneous Swarms of Robots
2019. IEEE 58th Conference on Decision and Control (CDC 2019).
NMPC Strategy for Mobile Robot Navigation in an Unknown Environment
2019. 14o Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente (SBAI 2019).
Convergência e Cobertura de Curvas por Sistemas Multi-Robôs
2018. XXII Congresso Brasileiro de Automática.
Robust fixed-wing UAV guidance with circulating artificial vector fields
2018. 2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS).
Consenso em Sistemas Multiagentes Sujeitos a Saturação e Atrasos Variantes no Tempo
2018. XXII Congresso Brasileiro de Automática.
Controle de VANT de Asa Fixa com Campos Vetoriais Arbitrários
2018. XXII Congresso Brasileiro de Automática.
VORONOI MULTI-ROBOT COVERAGE CONTROL IN NON-CONVEX ENVIRONMENTS WITH HUMAN INTERACTION IN VIRTUAL REALITY
2018. XXII Congresso Brasileiro de Automática.
Distributed Multi-Robot Coordination for Dynamic Perimeter Surveillance in Uncertain Environments
2017. 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA).
Design of coupling strengths for consensus with time-varying delays
2017. 2017 IEEE Conference on Control Technology and Applications (CCTA).
Sampling Based Path Planning and Vector Fields for Curve Tracking by UAVs
2016. 2016 XIII Latin American Robotics Symposium.
Dynamic Perimeter Surveillance with a Team of Robots
2016. IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA).
Artificial Vector Fields for Robot Convergence and Circulation of Time-Varying Curves in N-Dimensional Spaces (Finalista: The Student Best Paper Award)
2009. American Control Conference.
Sensing and Coverage for a Network of Heterogeneous Robots
2008. 47th IEEE Conference on Decision and Control (CDC'08).

Extended abstracts in conferences

Distributed Coverage of Boundaries for Multi-robot Systems Using Dual Quaternion Algebra
2019. Workshop on Applications of Dual Quaternion Algebra to Robotics.
Fluids,Particles, and Multiple Robots in Electrostatic Fields
2006. The Twelfth Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation (CEFC 2006).

Abstracts in conferences

NOVOS ALGORITMOS PARA A COORDENAÇÃO DE MÚLTIPLOS ROBÔS
2015. XXIV Semana de Iniciação Científica - Semana do Conhecimento 2015.
COBERTURA ADAPTATIVA BASEADA NO DESEMPENHO DE ROBÔS
2014. XXIII SEMANA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA.
Novas Estratégias de Cobertura por Múltiplos Robôs
2012. XXI SEMANA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA.
Roteamento de Veículos Aéreos Não-Tripulados de quantidade variável e limitação de distância
2012. XXI SEMANA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA.
Implementação de uma metodologia descentralizada para circulação de curvas por múltiplos robôs autônomos
2011. XX Semana de Iniciação Científica.

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Current students

MS

Luiz Paulo Santos Rezende. A definir. Início: 2020. Universidade Federal de Minas Gerais (Orientador principal)

PhD

André Chaves Magalhães. Nova Estratégia de Coordenação de Sistemas Multi-Robôs em Tarefas de Cobertura com Manutenção da Conectividade. Início: 2020. Universidade Federal de Minas Gerais (Orientador principal)
Iuro Baptista Pereira Nascimento. Controle Preditivo Embarcado com Evitamento de Obstáculos em Ambientes Não Estruturados. Início: 2020. Universidade Federal de Minas Gerais (Co orientador)
Marcos da Silva Pereira. Planejamento de tarefas de manipulação com lógica temporal sem abstrações. Início: 2020. Universidade Federal de Minas Gerais (Orientador principal)
Thales Costa Silva. Analysis and Design of Distributed Protocols for Multi-Agent Systems Subject to Input Saturation and Time-Varying Delays. Início: 2019. Universidade Federal de Minas Gerais (Orientador principal)
Adriano Martins da Costa Rezende. Movimento de Robôs: planejamento de trajetórias e controle. Início: 2019. Universidade Federal de Minas Gerais (Orientador principal)
Rafael Palma de Brito. Distributed Deployment on Boundaries for Human-multi-robot Cooperative Pregrasping. Início: 2016. Universidade Federal de Minas Gerais (Co orientador)
Rafael Santin. Soluções para Cobertura Ótima de Área Utilizando Múltiplos Vants. Início: 2016. Universidade Federal de Minas Gerais (Orientador principal)

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