Geri Dön

Multi-robot coordination control methodology for search and rescue operations

Arama ve kurtarma görevleri için çoklu robot koordinasyon kontrol metodu

  1. Tez No: 305168
  2. Yazar: SEBAHATTİN TOPAL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. AYDAN M. ERKMEN, PROF. DR. İSMET ERKMEN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2011
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 117

Özet

Bu tez, arama ve kurtarma (AVK) görevleri için yeni bir çoklu robot koordinasyonkontrol algoritması sunmaktadır. Önceden herhangi bir bilgi sahibi olmadığımızkarmaşık ve yapısal olarak düzenli olmayan felaket alanlarının hızlı ve devamlı olaraktaranmasında zaman çok önemlidir. Göçüklerin doğası nedeniyle insanların bu alandaçalışmaları tehlikelidir. Bu yüzden, arama ve kurtarma görevlerinde çoklu robot kullanılarakfelaket alanlarının keşfi gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Hayatta kalanlarınkonumlandırılması için robotların molozlar arasında kesintisiz ve kör noktalarasıkışmadan hareket etmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, çoklu robotların koordinasyonve kontrolü için hedefe yönelik öncelikli arama ve harita birleştirme yöntemleriönerilmiştir.Ortamın ilk önce önemli bölgelerinin aranması etkili bir robot koordinasyonu için enönemli görevdir. Bu çalışmada, yaralının bulunması için sızma modeli tabanlı amacayönelik öncelikli arama yöntemi önerilmiştir. Sızma modeli rastgele bir ortamdasıvının hareketini tanımlamak için kullanılmıştır. Bizim yaklaşımımızda, robotlar sızma modeliilhamlı kontrol mekanizması sayesinde yaralıyı bulma olasılığının ençok olduğu bölgeden başlayarak en az olduğu bölgeye doğru arama görevini devametmektedir.Enerji ve zaman yönünden arama ve kurtarma görevinin performansını arttırmak içinyeni bir harita birleştirme yöntemi önerilmiştir. Harita birleştirme problemi, ızgaraşeklindeki hücrelerin doluluğu şeklindeki haritaların tamamen birbirinden bağımsızhareket eden robotlar tarafında felaket alanından elde edildikten sonra birleştirilmesiolarak düşünülmüştür. Robotlar tarafından üretilen haritalar yoğunluk ve alan temelliözellikler kullanılarak ve robotların birbirlerine göre olan ilk konum ve yön bilgisi olmadanbirleştirilmiştir. Önerdiğimiz yöntem literatürdeki şu eksiklikleri gidermektedir;robotlar arasındaki sınırlı miktarda örtüşen harita alanı verimli bir harita birleştirmeiçin yeterlidir ve yapısal olmayan ve karmaşık çalışma alanlarının haritaları önerdiğimizyöntemle birleştirilebilir. Bu kabiliyetler, çoklu robot takımlarına mümkün olan enkısa zamanda felaket ortamının haritasını çıkarma ve yaralıyı bulma olanağı sağlamaktadır.

Özet (Çeviri)

This dissertation presents a novel multi-robot coordination control algorithm for searchand rescue (SAR) operations. Continuous and rapid coverage of the unstructured andcomplex disaster areas in search of possible buried survivors is a time critical operationwhere prior information about the environment is either not available or verylimited. Human navigation of such areas is definitely dangerous due to the natureof the debris. Hence, exploration of unknown disaster environments with a team ofrobots is gaining importance day by day to increase the efficiency of SAR operations.Localization of possible survivors necessitates uninterrupted navigation of roboticaiding devices within the rubbles without getting trapped into dead ends. In thiswork, a novel goal oriented prioritized exploration and map merging methodologiesare proposed to generate efficient multi-robot coordination control strategy. Thesetwo methodologies are merged to make the proposed methodology more realistic forreal world applications.Prioritized exploration of an environment is the first important task of the efficient coordinationcontrol algorithm for multi-robots. A goal oriented and prioritized explorationapproach based on a percolation model for victim search operation in unknownenvironments is presented in this work. The percolation model is used to describethe behavior of liquid in random media. In our approach robots start prioritized explorationbeginning from regions of the highest likelihood of finding victims usingpercolation model inspired controller.A novel map merging algorithm is presented to increase the performance of the SARoperation in the sense of time and energy. The problem of merging partial occupancygrid environment maps which are extracted independently by individual robot unitsduring search and rescue (SAR) operations is solved for complex disaster environments.Moreover, these maps are combined using intensity and area based featureswithout knowing the initial position and orientation of the robots. The proposed approachhandles the limitation of existing works in the literature such as; limited overlappedarea between partial maps of robots is sufficient for good merging performanceand unstructured partial environment maps can be merged efficiently. These abilitiesallow multi-robot teams to efficiently generate the occupancy grid map of catastropheareas and localize buried victim in the debris efficiently.

Benzer Tezler

  1. Vision based control algorithms for a small size robot soccer team

    Küçük boyutlu robot futbolu takımı için görüntü bazlı denetim algoritmaları

    HAKAN KARAOĞUZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü

    DOÇ. DR. MEHMET AKAR

  2. Çoklu robot koordinasyonu üzerine makine öğrenme algoritmalarının uyarlanması

    Adapting machine learning algorithms on multi-robot coordination

    ŞADİ FUAT ÇANKAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSüleyman Demirel Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TUNCAY YİĞİT

  3. An integrated planning, scheduling and execution framework for multi-robot cooperation and coordination

    Çoklu-robotların ortak calışması ve koordinasyonu için tümleşik bir planlama, görev atama ve yürütme mimarisi

    SANEM SARIEL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. TUCKER BALCH

    PROF.DR. NADİA ERDOĞAN

  4. Multi robot coverage methods

    Çoklu robot sistemlerinde harita çevreleme yöntemleri

    MERT TURANLI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ

  5. A novel coordination framework for multi-robot systems

    Çoklu robot sistemleri için orijinal bir koordinasyon yapısı

    MOHAMMED TALEB ZAMZAM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Mekatronik MühendisliğiSabancı Üniversitesi

    PROF. DR. MUSTAFA ÜNEL