Verification and validation of robotic systems's safety
Robotik sistemlerin emniyetinin doğrulanması ve onaylanması
- Tez No: 816212
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET YAZICI, DOÇ. DR. METİN ÖZKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Robotik sistemler, gün geçtikçe artan kabiliyetleri sayesinde başta endüstri olmak üzere savunma, hizmet, sağlık ve tarım gibi çok çeşitli alanlarda uygulamalarda yer almaktadırlar. Belirli bir işi yapmak üzere programlanan robotlar aynı işi tekrar tekrar, yüksek verimlilikte ve kalitede yapabilmektedir. Bu, insan faktöründen kaynaklı hataların azaltılmasına ve işlemlerin daha hızlı tamamlanmasına olanak tanır. Ayrıca, robotik sistemler, işlemlerin kesintisiz bir şekilde yapılmasına ve aynı zamanda enerji tasarrufu sağlamasına yardımcı olabilir. Bu nedenle robotik sistemler birçok sektörde verimliliği arttırmak için kullanılmaktadır. Robotlar, bazı görevlerde tamamen insanların yerini alırken bazı görevlerde ise insanlarla birlikte çalışabilirler. Robotik sistemlerin insanlarla aynı çalışma ortamını paylaşması, çeşitli emniyet endişeleri doğurabilir. Robotik sistemlerin hatalı veya yanlış programlanması sonucu insanlara zarar verebilmesi mümkündür. Ayrıca, robotların hızlı hareket etmesi veya yüksek güçlere sahip olması durumunda, yanlış kullanıldığında veya kontrol edilemediğinde ciddi yaralanmalara neden olabileceği gibi ölümcül kazalara da sebebiyet verebilir. Robotlar, insanlara zarar vermemek için belirli bir emniyet mesafesi korunması gerektiği gibi insanların robotların hareketleri veya faaliyetleri hakkında doğru bilgiye sahip olması da hayati önem taşır. Bu nedenle, robotik sistemlerin emniyeti için uygun önlemlerin alınması ve çalışma ortamlarının robotlarla birlikte çalışmaya uygun hale getirilmesi gerekmektedir. Bu nedenle, robotik sistemlerin istenilen davranışları sergilediğinden emin olmak için yazılım geliştirme sürecinde doğrulama ve onaylama yöntemlerini kullanmak kritik öneme sahiptir. Doğrulama ve onaylama süreci, robotik sistemlerin tasarım, prototip, test ve son kullanıcıya sunulmasına kadar birçok aşamayı kapsar. Bu süreçte sistemlerin belirli kabul kriterleri ve gereksinimleri karşıladığı doğrulanır. Bu kriterler işlevsellik, güvenlik, performans, dayanıklılık ve maliyet gibi pek çok alanda belirlenir. Doğrulama ve onaylama süreci, robotik sistemlerin insanlarla birlikte çalıştığı ortamlarda kullanılacağı durumlarda da hayati önem taşır. İnsanların emniyeti, öncelikle doğrulama ve onaylama sürecinde belirlenen kriterlerin karşılanması ile sağlanır. Bu süreç, aynı zamanda robotik sistemlerin yasal ve düzenleyici gereksinimlere uygun olduğunu da doğrular. Özellikle, endüstriyel robotik sistemlerin kullanımı için, belirli standartlar ve düzenlemeler vardır ve bu standartlara uygunluğun doğrulanması gerekmektedir. Bu çalışmada, robotik sistemler için model tabanlı bir belirtim ve doğrulama yöntemi olan Model Destekli Çalışma Zamanı Doğrulama Aracı (MARVer) önerilmiştir. Önerilen yaklaşımın amacı, resmi doğrulama tekniklerini, özellikle model kontrolü ve çalışma zamanı doğrulamasını birleştirerek robotik sistemler için emniyeti, yeniden kullanılabilirliği ve doğrulama kolaylığını arttırmaktır. Bu tekniklerin kombinasyonu, robotik sistemlerin emniyeti için daha kararlı ve titiz bir süreç ortaya koyar. Bu nedenle, önerilen yöntem, karmaşık robotik sistemlerin doğrulanmasıyla ilgili zorlukların üstesinden gelmek için kapsamlı bir çözüm sunar. Ayrıca MARVer, doğrulama sürecini yönetmek için bir arayüz sunarak karmaşık terminal işlemlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Bu özellik, doğrulama sürecini kolaylaştırır ve kullanıcıların robotik sistemleri kolayca denetlemesine ve yönetmesine olanak tanır. Çalışma kapsamında MARVer'in yeteneklerini göstermek için deneyler yapılmıştır. Deneyde otobüs şasesini gezerek belirli noktalarda fotoğraflar çeken bir robot emniyet açısından doğrulanmıştır. Robotun hareketi esnasında altı farklı noktadan alınan alınan uzaklık verileri gözlemlenerek belirlenen emniyet eşik değerinin aşılıp aşılmadığı doğrulanmıştır. Deneyde hem simülasyon hem de gerçek ortam testleri yapılmıştır. Çalışmanın sonuçları, önerilen yöntem ve aracın robotik sistemlerin emniyetini doğrulamada etkili olduğunu ve test eforunu azalttığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Robotic systems are widely used in many fields, especially in industrial production, thanks to their increasing capabilities with sensor and software technologies. While they completely replace people in some tasks, they can work with people in some tasks. Therefore, an error that may occur in very complex systems such as robotic systems can affect not only itself but also its surroundings. This raises serious safety concerns. Thus, it is critical to utilize verification and validation in the software development of robotic systems to ensure that they perform expected behaviors. In this study, a Model-Aided Runtime Verification Tool (MARVer) tool is proposed, which implements a model-based specification and verification method for robotic systems. The objective of the proposed approach is to enhance the reliability, reusability, and ease of verification for robotic systems by merging formal verification techniques, specifically model checking and runtime verification. The combination of these techniques leads to a more stable and rigorous process for evaluating the safety of robotic systems. Therefore, the proposed method provides a comprehensive solution to address the challenges associated with verifying complex robotic systems. Furthermore, MARVer offers an interface for managing the verification process, eliminating the need for complex terminal operations. This feature streamlines the verification process and allows users to easily oversee and manage the evaluation of robotic systems. Within the scope of the study, experiments are conducted to show the capabilities of MARVer. A specific test case was conducted to evaluate the system's ability to avoid obstacles safely while following pre-defined trajectory plans. In the experiment, a robot that took pictures at certain points by walking around a bus body-in-white was verified for safety. It was verified whether the determined safety distance threshold value was exceeded by observing the distance data taken from six different points during the movement of the robot. In the experiment, both simulation and real environment tests were carried out. The study's results indicated that the proposed method and tool are effective in verifying the safety of robotic systems.
Benzer Tezler
- 6 eksen kuvvet tork algılayıcısı tasarımı, kalibrasyonuve deneysel doğrulanması
6 axis force torque sensor design, calibration andexperimental validation
EYYÜP IŞIKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜLYA YALÇIN
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURDAN BİLGİN
- Robotik sistemlerin güvenliğinin doğrulanması ve onaylanması
Verification and validation of robotic systems's security
YUNUS SABRİ KIRCA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEskişehir Osmangazi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET YAZICI
- Fuzzy logic based clutch torque curve detection algorithm for heavy duty vehicles
Ağır hizmet araçları için bulanık mantık tabanlı debriyaj tork eğrisi belirleme algoritması
OGÜN CANTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKER ÜSTOĞLU
- Online distance tracking for safety verification of robotic systems
Robotik sistemlerin emniyet doğrulaması için çevrimiçi mesafe takibi
ESRA GÜÇLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEskişehir Osmangazi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN ÖZKAN
- SCADA sistemi ile yazılım doğrulama araç entegrasyonu
Software verification tool integration with SCADA systems
RAHIMA IBRAHIMOVA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEskişehir Osmangazi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN ÖZKAN