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: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Kollektif Robotik, Akışkanlar Dinamiği, Yumuşatılmış Parçacık Hidrodinamiği, Yayılma, Gezgin Algılayıcı Ağları, Collective Robotics, Fluid Dynamics, Smoothed Particle Hydrodynamics, Deployment, Mobile Sensor Networks
- 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: 183
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
- Gemilerde kullanılan seçici katalitik indirgeme sistemlerinde tortu oluşumunun ve azot oksit indirgeme performanslarının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of urea-deposit formation and nitrogen oxide reduction performances in selective catalytic reduction systems used on marine vessels
TALAT GÖKÇER CANYURT
Doktora
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Optimal control in fluid flow problems with pod applications to FEM solutions
Sonlu elemanlar çözümlerine öz dik ayrışım uygulanması ile akışkan akışı problemlerinde en iyilemeli kontrol
CANSU EVCİN
Doktora
İngilizce
2018
MatematikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilimsel Hesaplama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMÜR UĞUR
- FPGA based hardware accelerator for euler equations with finite volume method
Euler denklemleri için sonlu hacimler yöntemi ile FPGA tabanlı donanım hızlandırıcı
EMİNE ELİF YİĞİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN YENİÇERİ
- Fırkateyn tipi tekne serisi geliştirilmesi ve hidrodinamik form optimizasyonu
Developing of frigate type hull form serie and hydrodynamic form optimization
BEKİR ŞENER
Doktora
Türkçe
2012
Gemi MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAMER YILMAZ
- Augmenting occupant thermal experience with cyber-physical-social systems: A case study on adaptive vents
Başlık çevirisi yok
CEM KESKİN
Doktora
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA PINAR MENGÜÇ