Modeling and control of the three degrees-of-freedom parallel manipulated robotic sensor head
Robotik uygulamalarında üç serbestlik dereceli algılayıcı stabilizasyon ünitesinin modellenmesi ve kontrolü
- Tez No: 381007
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AFŞAR SARANLI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 185
Özet
Bacaklı robotlar, arazi yapısının düzgün olmadığı koşullarda hareket kabiliyeti açısından tekerlekli robotlara göre daha üstün özellikler göstermektedir. Askeri uygulamalar, arama kurtarma çalışmaları gibi birçok alanda hızlı hareket edebilme kabiliyeti olan bacaklı robotlardan yararlanılmaktadır. Fakat robot platformalarının hareket hızlarının arttması, mekanik yapı ve kontrolcü tasarımı açısından önemli zorlukları beraberinde getirmektedir. Özellikle de robot platformu üzerinde bulunan algılayıcılar yüksek hızlarda önemli bozucu etkilerine maruz kalmakta ve bu durum algılayıcılardan alınan verilerin güvenilirliğini azaltmaktadır. Bu gibi durumlarda birden fazla kaynaktan alınan sensör verilerinin bir arada kullanılması ile daha güvenilir sonuçlar elde edilmektedir. Özellikle artımlı hata problemi bulunan doğrusal ve açısal ivme ölçerlerden alınan verilerin kamera verileri ile birleştirildiği birçok çalışma bulunmaktadır. Algılayıcı verilerinin birleştirilmesi ile daha kesin sonuçların eldesi için kamera verileri sıklıkla tercih edilmesine rağmen, bu verilerin kamera hareketlerine oldukça duyarlı olduğu bilinmektedir. Bozulan kamera verileri, maruz kalınan kamera hareketinin tersi ile süzgeçlenerek belirli oranlarda düzeltilebilmektedir. Fakat bu yöntemlerin sahip olduğu çeşitli kısıtlar mevcuttur. Bu tez çalışmasında, kamera verilerinin henüz toplanma aşamasında, görüntünün bozulmasına sebep olan kamera hareketlerinin asgari düzeye indirgenmesi için kullanılması planlanan kafa stabilizasyonu problemi incelenecektir. Alınan sonuçlar ile yapılacak deneysel çalışmalar sırasında, SensoRHex esnek bacaklı robot platformunun kullanılması planlanmaktadır. Bu tez çalışması, algılama ve kontrolcü tasarımı şeklinde iki alt başlıkta incelenebilir. Algılama kısmında, doğrusal ve açısal ivme ölçerlerden alınan veriler, kameradan alınan veriler ile birleştirilecek ve kısmi durum kestirimi problemi ele alınacaktır. Robot platformunun maruz kaldığı bozucu sinyal karakteristikleri incelenecektir. Kontrolcü tasarımı kısmında ise, algılama kısmında edinilen bilgilerden yararlanarak, bozucu etkilerini enazlayacak, kameranın durum vektörünü, durum uzayının istenilen noktasına getirecek bir yapı önerilecektir. Tasarlanan kontrolcü, performans açısından, deneysel uygulamalarda sıkça kullanılan diğer kontrolcü yapıları ile karşılaştırılacaktır. Kontrolcü tasarımı sırasında dikkate alınan zaman ve frekans tanım bölgesi kriterleri ile, alınan kamera verisinin bozulum seviyesinin değerlendirilmesi için kullanılan hareket bulanıklığı arasındaki ilişkiler ortaya konacaktır.
Özet (Çeviri)
Legged robot platforms have distinct advantages over wheels in rough terrain and provide better mobility. Also in many applications, including military reconnaissance, disaster relief, hazardous site inspection, search and rescue applications benefit from the legged robots which is capable of moving safely at high speeds through rough natural terrain. However, with the increasing speed, fundamental difficulties like dynamic and mechanical limitations as well as control and computational limitations arise. Also sensor uncertainty and limited terrain data can result in unexpected and dangerous situations. At such situations, the data obtained by a single sensor may not be reliable. To provide certain and robust information, it is conventional that to integrate multiple sensor data which is known as sensor fusion. Gyroscopes and accelerometers are frequently used motion sensors at robotic applications. However, these sensors can only provide an accurate solution for a short period of time because of integration drift. To correct these bias errors, cameras are frequently used in robotics applications with integration of accelerometer and gyro data. However, vision sensors are considerably sensitive to shocks and instantaneous movements especially at high speed and accelerations resulted with motion blur effect. Due to the limited performance of deblurring methods, it is crucial to avoid the captured images affecting from visual disturbances. In this thesis, head stabilization problem of SensoRHex mobile robot platform which is dynamically stable autonomous hexapod robot with six compliant legs will be examined. Thesis works can be categorized into two groups; Sensing and Control. Accelerometer and gyroscope data will be integrated with camera data according to the sensor fusion algorithms. These sensory data will be used to estimate state space vector partially. At the final stage of the sensing works is disturbance and signal characterization. Control strategy will be determined after the examination of disturbance characteristics. But there are intuitive ideas about the disturbances which presence of predictable cyclic characteristic due to the compliant legs and passive filters which the camera will be mounted on. In that case, model predictive control can be used as a controller structure. Anyhow, it would be a good challenge to compare the different control strategies according to the performance evaluation by considering the effects of passive filter parameters. After selecting the control strategy, it can be attended to solve the main problem of thesis works; head stabilization. For this purpose, the primary objective is to maintain the state vector of the camera which attached to the head, as close as possible to the origin.
Benzer Tezler
- Üç serbestlik dereceli paralel eksenli kararlılaştırma platformunun dinamik modellemesi ve kontrolü
Dynamic modelling and control of three-degrees-of-freedom parallel axis stabilization platform
RIDVAN UĞUR İNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARİF ADLI
DR. BÜLENT ÖZKAN
- Modeling and control of constrained flexible joint parallel manipulators
Esnek eklemli kısıtlanmış paralel manipülatörlerin modellemesi ve kontrolü
OSMAN CAN OĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. KEMAL İDER
- Design, manufacturing and control of 3-DOF spherical parallel manipulator
3 serbestlik dereceli küresel paralel manipülatör tasarımı, imalatı ve kontrolü
GÖRKEM TAŞKIRDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiTürk Hava Kurumu ÜniversitesiMakine ve Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MASOUD LATIFINAVID
- Metropoliten kent çeperindeki yerleşimlerde yapısal dinamikler-İstanbul metropoliten kent çeperi örneği
Structural dynamics in the settlements around metropolitan periphery-The case of İstanbul city periphery
ÖZLEM GÜNGÖR ÖZÇEVİK
- Tek bacaklı zıplayan robotun dinamik modellenmesi ve kontrolü
Dynamical modelling and control of single legged hopping robot
ERK BAMYACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SIDDIK MURAT YEŞİLOĞLU