The universal robot bus: A local communication infrastructure for small robots
Evrensel robot veriyolu: Küçük robotlar için yerel haberleşme altyapısı
- Tez No: 216698
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ULUÇ SARANLI
- 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: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Küçük özerk robotların tasarımı ve yapımı birçok algılayıcının seçilmesini,programlanmasını ve ortak bir arayüz geliştirilmesini de kapsayan zorlu biriştir. Bu kapsamlı işlemi kolaylaştırmak, hem donanım hem de yazılım üzerindemodülerliği ve genişletilebilirliği sağlamayı gerektirir. Bu tez, I 2C tabanlı vegerçek zamanlı altyapısal bir mimari olan Evrensel Robot Veriyolu (URB)'nungeliştirilmesiyle ilgilidir. URB'nin asıl amacı hareket eden bir robot platformuüzerinde dağınık halde bulunan, küçük algılayıcıları ve hareket unsurlarını kon-trol eden yerel düğümlerin hızlı ve gerçek zamanlı olarak sisteme dahil edilme-sidir. URB, merkezi bir bilgisayara gerçek zamanlı RS232 ve USB bağlantı desteğisağlayan etkili ve zahmetsiz bir altyapı olarak tasarlanmıştır.URB altyapısı, benzer şekilde hareketli robotlarda dahili haberleşmeyi sağla-yan RiSEBus'tan esinlenilerek geliştirilmiş olmakla birlikte, bizim ihtiyaçlarımızagöre iyileştirilmiştir. URB protokolu hızlı ve sık platform tasarım değişiklikleriiçin modüler ve genişletilebilir bir mimari önermektedir. Ayrıca, hareketli robot-lar yapısal olarak duzensiz ortamlarda çalışabilmek için kesin algısal işlemlereve tahminlere ihtiyaç duyarlar. Bu nedenle, URB guvenilir donanım ve yazılımbileşenleriyle gerçek zamanlı işlemleri desteklemektedir.Bu tezin ilk onemli katkısı, çoklu düğümler üzerinden veri edinmenin otomatikolarak senkronize edilmesinin tasarımı ve uygulamasıdır. Senkronizasyon algorit-mamız, veri okuma işlemlerinden once her düğümün veri edinme işlemlerinin aynıanda bitirilmesini garanti etmektedir. Ayrıca deneylerimiz de her düğümün küçükfarklarla aynı anda veri edindiklerini kanıtlamaktadır. Bu tezin ikinci katkısı ise,çoklu düğümler üzerinden otomatikleştirilmiş ve denetlenmemiş veri edinimidir.Özerk veri edinimi, periyodik olarak ve sıkça ihtiyaç duyulan verilerin düğümlerüzerinden edinilmesini sağlayan bir işlemdir. Bu geliştirme merkezi işlemci bir-imi üzerindeki hesaplama yükünü azaltırken, haberleşme ortamı üzerindeki bantgenişliği masrafını da azaltır. Bu tez URB'nin uygulama detaylarının yanındaayrıca ağ mimarileri ve protokolleri, ağ uygulamalarının robot sistemlerindekiyeri, senkronizasyon algoritmaları ve robot sistemlerinde senkronizasyon uygula-maları uzerine bir araştırma olarak da hizmet etmektedir.
Özet (Çeviri)
Design and construction of small autonomous mobile robots is a challenging taskthat involves the selection, interfacing and programming of a large number ofsensor and actuator components. Facilitating this tedious process requires modularityand extensibility in both hardware and software components. This thesisconcerns the development of a real-time infrastructural architecture called theUniversal Robot Bus (URB), based on the popular Inter-Integrated Circuit (I2C)bus standard. The main purpose of the URB is the rapid development and realtimeinterfacing of local nodes controlling small sensor and actuator componentsdistributed on a mobile robot platform. It is designed to be very lightweightand efficient, with real-time support for RS232 or USB connections to a centralcomputer.The URB infrastructure is inspired from the RiSEBus architecture, which isalso an internal communication protocol for mobile robots, and developed to fitour requirements. URB offers a modular and extensible architecture for rapidand frequent changes to the platform design. Mobile robots also need to performaccurate sensory processing and estimation in order to operate in unstructuredenvironments. Hence, the URB also supports real-time operations with reliablehardware and software components.The first novel contribution of this thesis is the design and implementationof automatic synchronization of data acquisition across multiple nodes. Our synchronizationalgorithm ensures that each node completes data acquisition taskssimultaneously well before read operations. Our experiments also prove thateach individual node acquires data at approximately the same time instant. Thesecond major contribution of this thesis is the incorporation of automated and unsupervised data acquisition across multiple nodes into the URB protocol. Autonomousdata acquisition helps acquire periodic and frequently needed dataover nodes. This enhancement reduces the computational load on the centralprocessing unit and reduces bandwidth costs over the communication medium.This thesis also servers a survey on network architectures and protocols, networkapplications in robotics, synchronization algorithms, and applications of synchronizationin robotics besides implementation details of the URB.
Benzer Tezler
- Linux ortamında ATM (asenkron iletim metodu) uygulaması
ATM (asynchronous transfer mode) application on linux
METEHAN SARAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. A. COŞKUN SÖNMEZ
- A USB-based real-time communication infrastructure for robotic platforms
Robotik platformlar için USB tabanlı gerçek zamanlı bir iletişim altyapısı
CİHAN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. ULUÇ SARANLI
- Görüntü işleme destekli paralel robot kontrolü
Control of a parallel robot via image processing
AHMET KULAKSIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMarmara ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERKAN KAPLANOĞLU
- İki ayaklı yürüyen robot için kontrol sistemi geliştirilmesi
Control system development for bipedal walking robot
NUMAN MERT TAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Robotik sistemlerde görüntü işleme
Image processing in robotic systems
ERCAN ERPOLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMarmara ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALUK KÜÇÜK