A fluid dynamics framework for control of mobile robot networks
Gezgin robot ağlarının kontrolü için bir akışkanlar dinamiği çerçevesi
- Tez No: 201732
- Danışmanlar: PROF. DR. AYDAN M. ERKMEN, PROF. DR. İSMET ERKMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Engineering Sciences, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kollektif Robotik, Akışkanlar Dinamiği, Yumuşatılmış Parçacık Hidrodinamiği, Yayılma, Gezgin Algılayıcı Ağları, Hidrodinamik, Robot denetim, Robot yönlendirme, Robotlar, Collective Robotics, Fluid Dynamics, Smoothed Particle Hydrodynamics, Deployment, Mobile Sensor Networks, Hydrodynamics, Robot control, Robot navigation, Robots
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez gezgin robot ağlarının kontrolü için akışkanlar dinamiği tabanlı bir çerçeve önermektedir. Bu yaklaşım akışkanların sergilediği, kollektif robotlar için istenilen bazı doğal davranışlardan esinlenmektedir. Dayanılan matematiksel yöntem akışkan cisimler ile çok robotlu sistemler arasında benzerlik kurularak geliştirilmiştir. Bu benzerlikte robotlar bir akışkan kütleyi meydana getiren akışkan zerreleri olarak modellenmiştir. Akışkanlar dinamiğini yöneten formüller çok robotlu sistemlere uyarlanmış ve robotların kontrolüne uygulanmıştır. Bu model bir robotun akışını, komşu robotlar ve çevre ile olan yerel etkileşimleri temelinde yönetmektedir. Bu yüzden model robotların engellerden kaçınma, yayılma ve akış gibi alt seviye davranışları üzerinde dağıtılmış bir tepkisel kontrol sağlamaktadır. Bu davranışlar akışkanların doğasında vardır ve robotlar arasında eşgüdümün kendiliğinden ortaya çıkmasını sağlamaktadır. Anılan çerçeve hususi görev gereksinimlerine göre tasarlanabilecek üst seviye bir kontrol katmanı da ortaya koymaktadır. Sistemin alt katmandaki matematiksel tanımından doğan bir parametre kümesi sayesinde işbirliği ve kollektif davranışın ortaya çıkışı bu üst seviye katmanda kontrol edilebilmektedir. Yaklaşımın geçerliliği ve potansiyeli başlıca iki genel kollektif robotik görevi olan yayılım ve gezinim üzerinde vii denemiştir. Gaz benzeri gezgin algılayıcı ağlarının bilinmeyen, yapısız ve dinamik olarak değişen ortamlarda kendiliğinden yayılma sayesinde etkin kapsama sağlayabildiği gösterilmiştir. Diğer taraftan robotlar gezinim ve yol takip etme görevlerinde yönlü bir akış da sergileyebilmektedirler. Bu, önerilen çerçevenin muhtelif çok robotlu uygulamaların geliştirilmesinde kullanılabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis proposes a framework for controlling mobile robot networks based on a fluid dynamics paradigm. The approach is inspired by natural behaviors of fluids demonstrating desirable characteristics for collective robots. The underlying mathematical formalism is developed through establishing analogies between fluid bodies and multi-robot systems such that robots are modeled as fluid elements that constitute a fluid body. The governing equations of fluid dynamics are adapted to multi-robot systems and applied on control of robots. The model governs flow of a robot based on its local interactions with neighboring robots and surrounding environment. Therefore, it provides a layer of decentralized reactive control on low level behaviors, such as obstacle avoidance, deployment, and flow. These behaviors are inherent to the nature of fluids and provide emergent coordination among robots. The framework also introduces a high-level control layer that can be designed according to requirements of the particular task. Emergence of cooperation and collective behavior can be controlled in this layer via a set of parameters obtained from the mathematical description of the system in the lower layer. Validity and potential of the approach have been experimented through simulations primarily on two common collective robotic tasks; deployment and v navigation. It is shown that gas-like mobile sensor networks can provide effective coverage in unknown, unstructured, and dynamically changing environments through self-spreading. On the other hand, robots can also demonstrate directional flow in navigation or path following tasks, showing that a wide range of multirobot applications can potentially be developed using the framework.
Benzer Tezler
- Bir radyal türbin ve kompresörlü hava çevrim makinesinin tasarlanması ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri
Design of air cycle machine with a radial turbine and a radial compressor and computational fluid dynamics analysis
HÜSEYİN EFE ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SITKI USLU
- Cfd-based pı/pıd controller for velocıty and headıngcontrol of the darpa suboff
Had tabanlı PI/PID kontrol yaklaşımı ile darpa suboffdenizaltısının hız ve rota kontrolü
DUYGU ÜNLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CİHAD DELEN
- Investigating the effects of hydrogen enrichment in a partially premixed methane-air flame
Kısmi karışımlı metan-hava alevinde hidrojen zenginleştirmesinin etkilerinin incelenmesi
MEHMET KAĞAN ADIGÜZEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE GÜL GÜNGÖR
- Endüstriyel gıda makinelerine yönelik hava soğutmalı chiller sistem tasarımı ve enerji analizi
System design and energy analysis of air-cooled chiller for industrial food machines
TİMURCAN KARAMAHMUTOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET ÇOŞGUN
- NONLINEAR LATERAL MODELING AND NDI-BASED YAW CONTROL OF A SUPERCAVITATING UNDERWATER VEHICLE
BİR SÜPERKAVİTE SU ALTI ARACININ DOĞRUSAL OLMAYAN YANAL DİNAMİK MODELLEMESİ VE DİNAMİK TERSLEME TABANLI SAPMA KONTROLÜ
AHMET HAKAN ALBAYRAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. BAHA ZAFER