Navegação Autônoma em Ambientes Desconhecidos com Representação Topológica Guiada por Fluxo Humano e Semântica Contextual
A navegação autônoma em ambientes compartilhados com humanos permanece um desafio em robótica móvel, especialmente em cenários semi-estruturados e desconhecidos, nos quais abordagens tradicionais dependem de mapas prévios e apresentam limitações para lidar com dinâmica social e informações contextuais. Embora métodos de navegação social permitam adaptação local ao fluxo de pedestres, muitos não constroem representações espaciais persistentes capazes de orientar o planejamento global. Além disso, informações semânticas presentes no ambiente, como placas e sinalizações, permanecem pouco exploradas em conjunto com representações topológicas construídas de forma incremental. Neste contexto, esta tese propõe um framework de navegação autônoma que integra informações geométricas, sociais e semânticas para a construção incremental de uma representação topológica direcional baseada no eixo medial. A abordagem utiliza o fluxo humano como guia estrutural para exploração e adaptação dinâmica do esqueleto topológico, permitindo representar faixas de circulação direcionais observadas durante a navegação. Em paralelo, sinalizações ambientais são associadas à representação, contribuindo para o planejamento de trajetórias orientado por contexto. A arquitetura do sistema é formada por três módulos principais. O módulo geométrico-topológico realiza a extração em tempo real e assimétrica de um esqueleto direcional, representando faixas de circulação independentes para cada sentido de movimento, preservando a conectividade do espaço livre. O módulo social estima a direção predominante do fluxo humano na vizinhança do robô. O módulo semântico detecta e associa placas, setas e pictogramas ao grafo topológico, permitindo planejamento orientado a objetivos. Os resultados experimentais parciais foram realizados em dois cenários. Em ambiente conhecido, a integração entre o eixo medial e mapas de densidade social permitiu adaptar dinamicamente as trajetórias para evitar regiões de alta ocupação humana. Em ambientes desconhecidos com corredores bidirecionais, o esqueleto guiado por fluxo possibilitou a construção progressiva de uma representação topológica direcional e gerou trajetórias alinhadas aos padrões naturais de circulação, com uma versão híbrida conciliando comportamento social e eficiência geométrica. A principal contribuição esperada é um framework que permite ao robô construir incrementalmente uma representação espacial do ambiente, combinando geometria, fluxo social e semântica, sem depender de mapas prévios, promovendo uma navegação mais segura, adaptativa e socialmente compatível com movimentos realizados por seres humanos.