Robotic exploration and navigation on hierarchical spatial maps
Sıradüzensel haritalarda robotik keşif ve hareket
- Tez No: 605450
- Danışmanlar: PROF. DR. HURİYE IŞIL BOZMA AYDIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Bu tezde topolojik harita oluşturma ve oluşturulan haritalar üzerinde hareket incelenmektedir. Uzamsal ilişkileri verimli biçimde göstermeyi amaçlayan bu haritalarda; i) sürekli olan fiziksel dünya ayrık bir yer kümesi ve yerler arasındaki uzamsal ilişkiler şeklinde modellenir; ii) yerlerin tanımı belli başlı konumlardan büyük ölçekli uzamsal bölgelere kadar değişkenlik gösterebilir. Bu tezde gezgin bir robotun içinde bulunduğu topolojik harita bilgisini geliştirmesi ve bu bilgiyi kullanarak ortamdaki hareketi sağlaması ile ilgili çeşitli yaklaşımlar önerilmektedir. Çalışmada öncelikle iki nokta arasında güvenilir hareket etme problemine odaklanılmıştır. Robotun verilen hedef konum ve doğrultuya ulaşabilmesini sağlayan tepkin bir yaklaşım önerilmiştir. Sonrasında bilinmeyen ortamların keşfine değinilmiş ve ortamdaki özgün görünüşlerin tespiti ile gerçekleştirilen bir haritalama yöntemi önerilmiştir. Bir sonraki adımda ise oluşturulan yeni haritalar robotun daha önceden sahip olduğu bilgi ile tümleştirilmektedir. İşlenen bilgi miktarı biriktikçe güncel yöntemlerin gerçek zamanlı olarak uygulanabilmesi zorlaşmaktadır. Bu durum sıradüzensel topolojik haritaların kullanılması ile iyiliştirilebilmektedir. Önerilen yaklaşımda gezgin robotun daha önceden sunulmuş olan topolojik uzamsal hafıza oluşturabilme yeteneğine sahip olduğu varsayılır. Öyle ki, sıradüzensel haritalar oluşturulurken en alt seviyedeki düğümler topolojik uzamsal hafıza modelinden gelen yerlere karşılık gelir. Burada yer, ortak algısal simgeler ya da fiziksel sınırlara sahip görünüş veya konumlar kümesi olarak tanımlanır. Son bölümde ise sıradüzensel haritalar kullanarak hareketin sağlanmasına odaklanılmış ve robotun harita üzerinde verilen iki düğüm arasındaki rotayı planlamasını sağlayan bir algoritma geliştirilmiştir. Önerilen yaklaşımlar gezgin bir robot üzerinde pek çok sayıda deney yapılarak gerçeklenmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis is concerned with topological map building and navigation using these maps. Topological maps are compact spatial representations in which i) the continuous world is modeled as a discrete set of places and their spatial relations; and ii) what is meant by places ranges from particular locations to large spatial regions. This thesis proposes a series of approaches that altogether enable a mobile robot to evolve its knowledge of topological maps and use them in navigating among places. First, navigating reliably between two locations is considered. A reactive strategy that allows the robot to arrive at the goal location with the desired heading is proposed. Next, exploration of unknown environments is addressed and an approach in which the robot determines the nodes of the map through discovering canonical appearances is presented. As such, the robot can build a topological map of its surroundings autonomously. Following, the integration of this knowledge with the existing knowledge in the robot's map memory is considered. As knowledge accumulates, state-of-the-art approaches face real-time applicability issues. This is addressed by proposing an approach based on hierarchical topological maps. The proposed approach assumes that the robot is capable of topological spatial cognition as presented previously. As such, the hierarchical map is constructed so that the level preceding the terminal nodes corresponds to places - where the concept of a place, is defined as a collection of appearances or locations sharing common perceptual signatures or physical boundaries. Finally, navigation using the hierarchical map is considered and a novel algorithm that enables the robot to generate a plan of the route between any given two nodes in the hierarchical map is developed. The proposed approaches are implemented on a mobile robot and extensive experimental results are reported.
Benzer Tezler
- 2.5D object modeling using gaussian processes for robotic mapping and navigation
Robotik haritalama ve yöngüdüm için gauss süreçler ile 2.5B nesne modelleme
ERDEM TORAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRE ÖZKAN
- Active stereo vision: Depth perception for navigation, environmental map formation and object recognition
Aktif stero görme: İlerleme, çevresel harita çıkarma ve nesne tanıma amaçları için derinlik algılanması
İLKAY ULUSOY
Doktora
İngilizce
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR HALICI
PROF. DR. MEHMET KEMAL LEBLEBİCİOĞLU
- Advanced control and local planner for mobile robots
Mobil robotlar için ileri kontrol ve yerel planlayıcı
AHMED ADNAN HAMZAH AL-NASERI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldız Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKAN USLU
- Kontrollü lagrange yöntemleri ve uygulamaları
Controlled lagrangian methods and applications
HÜSEYİN ALPASLAN YILDIZ
Doktora
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN
- Dynamic environment aware autonomous mobile robot navigation
Dinamik ortamda otonom mobil robot navigasyonu
MUSTAFA BURAK DİLAVER
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldız Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKAN USLU