An autonomous heterogeneous multi-robot system design for early fire detection
Erken orman yangını tespiti için otonom heterojen çoklu robot sistemi tasarımı
- Tez No: 776186
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SAMET GÜLER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Electrical and Electronics Engineering, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Orman yangınları, Robot sistemleri, Ultra geniş bant, Forest fires, Robot systems, Ultrawide-band
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Abdullah Gül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İnsan sağlığını ya da güvenliğini tehlikeye atan durumlarda otonom mobil robotların kullanımı giderek artmaktadır. Erken orman yangını tespiti ve mücadelesi buna örnek verilebilecek eylemlerdendir. Bu çalışmada, bu iki uygulamada kullanılmak üzere heterojen, çoklu robot sistemi geliştirilmiştir. Sistem görüş alanı dışındaki nesnelerin tespiti için bir insansız hava aracını ve yangın söndürücü malzemelerin olay yerine taşınması için bir yer aracını kullanır. Önerilen yöntem robotların hareketleri esnasında görece lokalizasyonları için ultra geniş bant (UGB) iletişim ve mesafe ölçme modülü kullanır. Bu amaçla, insansız hava aracı yeni nesil bilgisayarlı görme ve nesne tespiti algoritması olan YOLOv7'yi kullanırken insansız kara aracı engellere çarpmamak ve yolunu bulmak için modifiye edilmiş Vektör Alan Histogramı (VFH+) algoritmasını kullanır. Sistemin yapısal tasarımı, odometri sistemlerine ve haritalama işlemlerine ihtiyaç duymayarak sistem karmaşıklığını azaltarak uygulanabilirliğini artırmaktadır. Bunun yanında, zamanla hatayı biriktiren odometri-tabanlı yaklaşımların aksine, önerilen UGB tabanlı yöntemin uzun süreli operasyonlarda gürbüz olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, yalnızca üç UGB tabanlı mesafe ölçümü ve hava aracı irtifa bilgilerini kullanarak lokalizasyon işlemleri hesaplanmıştır. Tasarlanan sistem hem gerçekçi simülasyonlar üzerinde hem de gerçek deney sistemi üzerinde test edilmiştir. Sonuçlar, sistemin GPS, odometri veya manyetometre kullanmadan, nesne tespit algoritmalarını ve engel tespit sensörlerini günlük uygulamalar için daha da geliştirilerek gerçek hayatta uygulanabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
The usage of autonomous multi-robot systems for human life-endangering applications is emerging. Early wildfire detection and firefighting are two example applications. In this study, a heterogenous multi-robot system is proposed for both fire detection and response. The system employs an unmanned aerial vehicle for beyond-visual line-of-sight observations and an unmanned ground robot for fire extinguisher carrying. The proposed method uses ultrawideband (UWB) communication and ranging modules for the relative localization of robots during their movements. A specially trained YOLOv7 object detection model is used for robustly detecting forest fires and smoke while a modified version of the Vector Field Histogram Plus (VFH+) algorithm on the ground robot is used for obstacle avoidance while navigating. The structural design of the system requires no odometry or mapping of the environment hence improving the applicability of the system while decreasing system complexity. Additionally, the proposed UWB localization system is shown to be robust in long-lasting operations unlike many odometry-based approaches which accumulate errors with time. Moreover, localization of the UAV is realized with only three independent UWB-based range measurements and the altitude information of the UAV. The system is tested both in a realistic simulation environment and in real experimental setups with multiple runs. Results showed that the proposed system is improvable for better detection and practical to implement even in a dense forest environment without the need for GPS sensors, odometer data, or magnetometer.
Benzer Tezler
- Coordination of the activities of the members of a self determining swarm robotics team
Kendi kendine karar veren robotlardan oluşan bir sürünün toplu hareketlerinin koordinasyonu
KÜBRA KARADAĞ
Doktora
İngilizce
2024
Mekatronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR TAMER
- How cryptographic implementations affect mobile agent systems
Şifreleme gerçekleştirmelerinin gezgin aracı internet sistemlerini nasıl etkilediği
İSMAİL ULUKUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiSistem ve Kontrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN ANARIM
- Relative localization and coordination for air-ground robot teams
Hava-yer robot ekipleri için bağıl lokalizasyon ve koordinasyon
İSA EMRE YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAbdullah Gül ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SAMET GÜLER
- Histogram-based sampling and multi-level global registration for 3D point clouds
3B nokta bulutları için histogram tabanlı örnekleme ve çok katmanlı global eşleştirme
OSMAN ERVAN
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- Applications of ai planning in genome rearrangement and in multi-robot systems
Yapay zeka ile planlamanın genom düzenleme ve çoklu robot sistemleri üzerıne uygulamaları
TANSEL URAS
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ESRA ERDEM
YRD. DOÇ. DR. VOLKAN PATOĞLU