Geri Dön

Modular safety-critical control of legged robots

Bacaklı robotların modüler güvenliği kritik kontrolü

  1. Tez No: 792611
  2. Yazar: BERK TOSUN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. EVREN SAMUR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Makine Mühendisliği, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Mechanical Engineering, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Doğrusal olmayan kontrol teorisi, Doğrusal olmayan optimizasyon, Hareketli robotlar, Makine öğrenmesi yöntemleri, Nonlinear control theory, Non-linear optimization, Mobile robots, Machine learning methods
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Sistem ve Kontrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Hızla yaygınlaşmakta olan ve performansı artan bacaklı robotlar, yakın gelecekte hayatlarımıza dahil olacak. Mevcut robotlarda halihazırda çeşitli kontrol algoritmaları kullanılmakta ve yeni kontrol metotları geliştirilmektedir. Bacaklı robotların yaygın kullanımlarını sağlamak ve geliştirme sürecini kolaylaştırmak için robotun güvenliği dikkatle ele alınmalıdır. Özellikle makine öğrenmesi kullanan kontrol yöntemlerinde güvenlik için model-temelli kısıtların da hesaba katılmasına ihtiyaç vardır. Bu tez, bacaklı bir robotun güvenliğini sağlamak, i.e., düşme olasılığını azaltmak, için modüler bir güvenlik filtresi sunmaktadır. Hareket edebilen bir robotun mevcut olduğu kabul edilmiştir, başka bir deyişle, bir nominal kontrolcü mevcuttur. Hareketli robotun çevresindeki arazi özellikleri, sadece propriyoseptif sinyaller kullanan makine öğrenimi yoluyla tahmin edilmiştir. Derin öğrenmede hızla yaygınlaşan verimli transformer mimarisi ile geliştirilen özgün bir derin öğrenme modeli, arazi özelliklerinin tahmini için kullanılmıştır. Karesel programlama ile arazi tahminleri, ters dinamikler ve özgün bir kontrol set fonksiyonu kısıtıyla birleştirilmiştir. Ortaya çıkan optimal kontrolcü bir filtre görevi görerek nominal kontrol sinyallerinin güvenli olduğunu sertifikalar, aksi halde kontrol sinyalini güvenliği ihlal etmeyecek şekilde değiştirir. Filtrelenmiş kontrol sinyali, robotun güvenli hareketiyle sonuçlanacaktır. Ortaya konan yaklaşım geneldir ve az bir çabayla diğer herhangi bir bacaklı robota aktarılabilir.

Özet (Çeviri)

With recent performance improvements, legged robots will soon enter our lives to stay. Various control algorithms are already employed in deploying existing robots, and many more algorithms are still in the making. Safety concerns during the operation of legged robots must be addressed to enable their widespread use and ease their development. Especially machine learning-based control methods would benefit from model-based constraints to improve their safety. This thesis presents a modular safety filter to improve safety, i.e., reduce the chance of a fall of a legged robot. The availability of a robot capable of locomotion is assumed, i.e., a nominal controller exists. During locomotion, terrain properties around the robot are estimated through machine learning which uses a minimal set of proprioceptive signals. A novel deep-learning model utilizing an efficient transformer architecture is used for terrain estimation. A quadratic program combines the terrain estimations with inverse dynamics and a novel control barrier function constraint to filter and certify nominal control signals. The result is an optimal controller that acts as a filter and the filtered control signal allows the safe locomotion of the robot. The resulting approach is general and could be transferred with low effort to any other legged system.

Benzer Tezler

  1. Farklı yükleme koşullarında geleneksel ve geliştirilmiş modüler kolon-kiriş birleşimlerinin sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi

    Finite element analysis of traditional and advanced modular beam-to-column connections under various loading conditions

    SİBEL HAZİNEDAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Sakarya Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Yükleniyor...

  2. Numerical simulation of aircraft icing with an adaptive thermodynamic model considering ice accretion

    Buz birikimini göz önüne alarak uyarlanmış bir termodinamik model ile uçakta buzlanmanın sayısal benzetimi

    HADI SIYAHI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    İstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Yükleniyor...

  3. Endüstriyel kontrol sistemlerinde varlık-servis modeline bağlı purdue mimarisine dayalı etki tabanlı bir siber risk değerlendirme yöntemi

    An impact-based cyber risk assessment method based on purdue architecture, linked to the asset-service model in industrial control systems

    FİRDEVS SEVDE TOKER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    Sakarya Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Yükleniyor...

  4. Afet acil durum koşullarında afetzede ilköğretim çocuklarının beslenme gereksinimlerine yönelik mobil mutfak tasarımına ilişkin bir model önerisi

    A proposed model for the design of mobile kitchens addressing the nutritional needs of primary school children affected by disasters and emergencies

    GİZEM AKYOL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    Haliç Üniversitesi

    Endüstriyel Tasarım Ana Bilim Dalı

    Yükleniyor...

  5. Açık hatla istasyon bölgelerinin hatada güvenli anklaşman tasarımı ve PLC de gerçeklenmesi

    Fail-safe interlocking design of open line and station areas and implementation with PLC

    MUHAMMED İKBAL YILDIZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    İstanbul Teknik Üniversitesi

    Raylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Yükleniyor...