Geri Dön

Path planning with bezier curves and navigation algorithms on ground and multi micro aerial vehicles

Kara ve mikro hava araçları üzerinde bezier eğrileri ile yol planlaması ve navigasyon algoritmaları

  1. Tez No: 792650
  2. Yazar: FURKAN ÇAKMAK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SIRMA YAVUZ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 117

Özet

Bu tez çalışması kapsamında, benzer ortamlarda görev yapabilen mikro hava araçları (MHA) ve insansız kara araçları için algoritmalar geliştirilmiştir. Bu araçlar üzerinde çoklu 3 boyutlu haritalama ve çoklu robot navigasyon için çalışmalar yapılmıştır. Çalışmalar simülasyon ortamlarında gerçekleştirilen deneylerle test edilmiş ve yenilikçi yöntemler geliştirilmiştir. Haritalama için 3 boyutlu ortamlarda OctoMap yöntemi kullanılmıştır. Kara araçlarının haritalanması ile ilgili çalışmalar 2 boyutlu olarak analiz edilebilirken, mikro hava araçları için 3 boyutlu ortamların kullanılması gerekmektedir. Çoklu hava araçlarının aynı ortamda görev yapabilmesi için ortak harita çıkarmaları beklenir. OctoMap tekniğinde iyileştirmeler yapılmış ve MAV'lerin ortak bir harita oluşturabilmesi sağlanmıştır. Mikro hava araçlarının hareket yetenekleri, kontrol seviyesinde eğrisel olarak gerçekleştirilebilir. Ayrıca kara araçları için yerel planlayıcı olarak geliştirilen yol noktası tabanlı navigasyon teknikleri uygulama süresi açısından yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle bu tez kapsamında mikro hava araçları için Bezier eğrileri üzerinden eğrisel yerel planların oluşturulmasına yönelik çalışmalar yapılmıştır. Mikro hava aracının verilen hedef noktasına ulaşmak için tek bir eğrinin yetersiz kaldığı durumlarda, verilen hedefe 2 veya 3 eğri ile ulaşılabilmesi için çok hoplu Bezier eğrileri oluşturulmuştur. Nesne yoğunluğunun yüksek olduğu ortamlarda yeterli sayıda Bezier eğrisi ile yerel planın oluşturulması zaman alabilir. Maliyet haritaları üzerinden ortam karmaşıklığı belirlenmekte ve belirli bir eşik değerinin altında ortam karmaşıklığı olan yerlerde çok hoplu Bezier eğrileri ile yerel planlar hesaplanırken, yüksek karmaşıklıklı ortamlarda waypoint ile yerel planlar üretilir. Bu senaryolar arasında geçiş yapabilmek için karmaşıklık parametresi üzerinden yöntem değiştiren bir modül geliştirilmiştir.

Özet (Çeviri)

Within the scope of this thesis, algorithms have been developed for micro air vehicles (MAV) and unmanned ground vehicles that can operate in similar environments. Studies have been carried out on these vehicles for multi- 3D mapping and multi-robot navigation. Studies have been tested with experiments carried out in simulation environments and innovative methods have been developed. OctoMap method was used in 3D environments for mapping. While studies related to the mapping of ground vehicles can be analyzed in 2D, 3D environments should be used for micro air vehicles. In order for multi air vehicle to operate in the same environment, they are expected to make a joint map. Improvements have been made to the OctoMap technique and MAVs have been able to create a common map. The movement capabilities of micro air vehicle can be realized curvilinearly at the control level. In addition, waypoint-based navigation techniques developed as a local planner for ground vehicles are insufficient in terms of implementation time. Therefore, within the scope of this thesis, studies have been carried out to create curvilinear local plans for micro air vehicle based on Bezier curves. In cases where a single curve is insufficient to reach the given target point of the micro air vehicle, multi-hop Bezier curves are created to reach the given target with 2 or 3 curves. In environments with high object density, it may take time to generate the local plan with enough Bezier curves. Environment complexity is determined on costmaps and local plans are calculated with multi-hop Bezier curves in places with environment complexity below a certain threshold value, while local plans are produced with waypoints in high complexity environments. In order to switch between these scenarios, a module that changes the method over the complexity parameter has been developed.

Benzer Tezler

  1. Kısıtlara bağlı matematiksel modelleme ile insansız hava aracı için yumuşatılmış rota planlaması

    Smoothed path planning for unmanned aerial vehicle with mathematical modeling based on constraints

    BAYRAM ALİ BURAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Kültür Üniversitesi

    Matematik ve Bilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜLEYMAN HİKMET ÇAĞLAR

  2. Trajectory planning and tracking for autonomous vehicles

    Otonom araçlar için yol planlanamsı ve takibi

    HALUK LEVENT ÇİÇEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KLAUS WERNER SCHMIDT

  3. İki serbestlik dereceli prototip paralel mekanizmanın tasarımı ve imalatı

    Design and manufacture of a two degrees-of-freedom prototype parallel mechanism

    ÜNSAL DİNCER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Makine Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET ÇEVİK

  4. Any angle path finding in stochastic obstacle scenes

    Olasılıksal engeli olan alanlarda herhangi açıyöntemi ile yol bulma

    UFUK ASLAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMarmara Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALİ FUAT ALKAYA

  5. Çok katlı ve tam otomatik otopark yapısı için D* lite algoritması ile yol planlama

    Path planning with D* lite algorithm for fully-automated and multi-story parking

    HATİCE DEMİRCİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolFırat Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERHAN AKIN