Framework automatizado em Jupyter Notebooks para análise de experimentos robóticos em simulação

Abstract

Missões robóticas dependem de agentes autônomos que devem operar com segurança e precisão em ambientes dinâmicos e altamente variáveis. Para reduzir riscos antes de testes no mundo real, a simulação desempenha um papel essencial. Entretanto, os experimentos conduzidos em simuladores sofrem de limitações conhecidas, e.g., inconsistências físicas, variabilidade entre execuções, dificuldades de auditoria dos parâmetros e pouca flexibili dade na customização dos cenários. Todos essas limitações comprometem a confiabilidade dos resultados e torna o processo experimental trabalhoso e fragmentado. Realizar exper imentos robustos em robótica exige não apenas controlar essas limitações, mas também integrar, de forma coesa, todas as etapas envolvidas: selecionar fatores, planejar o delin eamento experimental, executar simulações em larga escala, coletar dados estruturados e conduzir análises estatísticas rigorosas. Para lidar com esses desafios, esta monografia propõe um framework automatizado baseado em Jupyter Notebooks para apoio à análise experimental em simulação robótica. O uso de notebooks como ambiente integrado oferece rastreabilidade, transparência e reprodutibilidade, ao centralizar código, documentação, resultados, visualizações e análise estatística em um único fluxo interativo. O framework organiza o processo experimental a partir dos princípios do Delineamento de Experimentos (DOE), permitindo que engenheiros e designers de missão conduzam estudos sistemáticos, com amostragem adequada, execução automatizada das simulações e análise estatística orientada a hipóteses. Dessa forma, a solução proposta visa reduzir a complexidade iner ente ao processo e contribui para aumentar a confiabilidade dos resultados obtidos na etapa de simulação.