Control of a mobile robot swarm via informed robots
Bir gezer robot sürüsünün bilgilendirilmiş robotlarla kontrol edilmesi
- Tez No: 177324
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. EROL ŞAHİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
Bu tezde, kendi kendine örgütlenen bir gezer robot sürüsünün akın etmesi (ing. flocking) davranışının, sürüdeki bazı robotlara tercih edilen bir hareket yönü bilgisi verilerek nasıl ve ne dereceye kadar yönlendirilebileceği incelenmektedir. Bu amaçla, önceki çalışmalarımızda geliştirdiğimiz, bir gezer robot oğulunu engellerden kaçınan bütünleşik bir grup halinde gezdirebilen bir akın etme davranışı genişletilmektedir. Bu davranışın orijinal halinde bir hedef yön bulunmamaktadır ve sürü amaçsız bir şekilde hareket etmektedir. Bu çalışmada robotlardan bazılarına bir hedef yön bilgisi verilmektedir. Bilgilendirilmiş olan robotlar, bunu diğer robotlara iletmek yerine, sürüyü kendilerinin istenen yönde gitme eğilimleri ile yönlendirmektedirler. Fiziksel ve benzetimsel robotlarla yapılan deneylerle bir oğul robot sürüsünün kendi kendine akın etmesi davranışının sürüdeki azınlık bir grubu bilgilendirerek etkin bir şekilde yönlendirilebileceği gösterilmektedir. Sistem bir dizi nesnel ölçütle değerlendirilmektedir: Bunlardan birincisi, bilgi alışverişinin dinamik bir ölçütü olarak kullanmayı önerdiğimiz, Bilgi Teorisinden karşılıklı bilgi ölçütüdür. Diğerleri ise sistemin başarımını öçmek için kullandığımız, yönlü istatistikten doğruluk ölçütü ve sistemdeki en büyük kümesinin robot sayısıdır. Bu ölçütlerle iki tip analiz yapılmaktadır: Geçici rejim analizlerinde, zaman ilerledikçe robotlar arasında gerçekleşen bilgi aktarımı, ve şartlar yeterli bilgi aktarımı için uygun olduğunda sistemin doğruluğundaki artış gösterilmektedir. Sürekli rejim analizlerde, birbirine bağlı etkiler olan, sürüdeki robot sayısının etkisi, bilgilendirilmiş robot sayısının sürü büyüklüğüne oranının etkisi, tercih edilen hareket yönüne verilen önemin etkisi ve sistemdeki gürültünün etkisi incelenmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, we study how and to what extent a self-organized mobile robot flock can be guided by ``informing'' some of the robots within the flock about a preferred direction of motion. Specifically, we extend a flocking behavior that was shown to maneuver a swarm of mobile robots as a cohesive group in free space, avoiding obstacles. In its original form, this behavior does not have a preferred direction and the flock would wander aimlessly. In this study, we incorporate a preference for a goal direction in some of the robots. These ``informed'' robots do not signal that they are informed (a.k.a. unacknowledged leadership) and instead guide the swarm by their tendency to move in the desired direction. Through experimental results with physical and simulated robots we show that the self-organized flocking of a robot swarm can be effectively guided by an informed minority of the flock. We evaluate the system using a number of quantitative metrics: First, we propose to use the mutual information metric from Information Theory as a dynamical measure of the information exchange. Then, we discuss the accuracy metric from directional statistics and size of the largest cluster as the measures of system performance. Using these metrics, we perform analyses from two points of views: In the transient analyses, we demonstrate the information exchange between the robots as the time advances, and the increase in the accuracy of the flock when the conditions are suitable for an adequate amount of information exchange. In the steady state analyses, we investigate the interdependent effects of the size of the flock in terms of the robots in it, the ratio of informed robots in the flock over the total flock size, the weight of the direction preference behavior, and the noise in the system.
Benzer Tezler
- Sınırlı algılama alanı olan tekli ve çoklu tekerlekli mobil robot sistemlerinin hareket kısıtlamalı güzergah planlaması üzerine bir yöntem
A method for nonholonomic path planning of single and multiple wheeled mobile robots with limited sensing zones
HÜSNÜ TÜRKER ŞAHİN
Doktora
Türkçe
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERKAN ZERGEROĞLU
- Otonom bir mobil robotun parçacık sürü algoritması ile optimum yörünge kontrolü
Speed and position control of a mobile robot with pso pid algorithm
EBUBEKİR PEKDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHİT GÜNEŞ
- Unity oyun motoru ile simülatör tasarımı
Simulator design with Unity game engine
CİHAD DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN
- Self-organized flocking with a mobile robot swarm
Bir gezer robot oğulunun kendi kendine sürü halinde hareket etmesi
ALİ EMRE TURGUT
Doktora
İngilizce
2008
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BUĞRA KOKU
YRD. DOÇ. DR. EROL ŞAHİN
- Proton değişimli membran yakıt pili tahrikli bir otomatik yönlendirmeli aracın parçacık sürü optimizasyonu tabanlı yörünge takip performansı
Particle swarm optimization based trajectory tracking control of a proton exchange membrane fuel cell driven automated guided vehicle
MEHMET DEMİROK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET HAKAN DEMİR