Designing a sensor fusion algorithm for position and orientation estimation using an IMU and a position sensor, and its implementation
IMU ve konum sensörü kullanarak konum ve oryantasyon tespiti yapan sensör füzyon algoritması tasarlamak ve uygulaması
- Tez No: 859170
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YAVUZ ŞENOL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 92
Özet
Bu çalışmanın başlangıç noktası, tekstil endüstrisinde karşılaşılan bir probleme çözüm aramaktır. Potasyum permanganat, bir inorganik kimyasal bileşen ve oksidasyon ajanı olarak, özellikle tekstil endüstrisinde denim renk açma işlemi için kullanılmaktadır. PP mikropartiküllerinin denim üzerine püskürtülmesi, işçiler için uzun vadede sağlık riskleri oluşturur, çünkü bu partikülleri solumak akciğer hastalıklarına yol açabilir. Bu duruma bir çare olarak, püskürtme işleminde insanlar yerine robotların kullanılabileceği fikri ortaya çıkmıştır. Bu bizi, bir uzman operatör tarafından püskürtme işlemi sırasında püskürtme tabancasının pozisyonunu ve yönelimini, yani pozunu, kaydetme konseptine yönlendirdi. Daha sonra, bu hareketler, insan sağlığını tehlikeye atmadan robotlar tarafından kusursuz bir şekilde taklit edilebilecek ve püskürtme işlemi yapılabilecektir. Bir nesnenin uzaydaki pozunu yüksek bir hassasiyetle belirlemek için sensör sistemleri kurmak ve sensörlerden elde edilen verileri yorumlayabilen algoritmaları kullanmak gereklidir. Bu nedenle, bu tezin temel odak noktası, altı boyutlu poz tahmini için tasarlanmış bir sensör füzyon algoritması geliştirilmesi ve sensör sistemi kurulmasıdır. Ardından, kaydedilen poz verileri kullanılarak bir robot kolu kontrol etme sürecini içermektedir. Bir nesnenin pozunu belirleme için birçok yöntem ve sensör tipi bulunmaktadır. Önerilen yaklaşım, poz tahminlerinin doğruluğunu artırmak amacıyla bir İnersiyal Ölçme Ünitesi (IMU) ve tel kodlayıcı tabanlı pozisyon sensörlerinden elde edilen verilerin birlikte kullanılmasını içerir. Geliştirilen algoritma, Kalman filtreleri ve Complementary filtreler gibi filtre türlerinin özelliklerinden faydalanarak, eksikliklerini ele almaya ve Euler açı hesaplamalarının doğruluğunu artırmaya çalışır. Ayrıca çalışmada, bir çok farklı sensör füzyon filtre türünün aynı veri ile test edildiğinde ortaya çıkardıkları sonuçlar da karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, bu tezde, IMU ve tel kodlayıcıların birlikte kullanılması ve sensör füzyon algoritmaları sayesinde uzaydaki bir nesnenin pozunun kesin bir şekilde belirlenebileceği teorik olarak kanıtlanmış ve oluşturulan test düzeneğinde uygulamalı olarak gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
The starting point of this study is to address and seek a solution to a challenge in the textile industry. Potassium permanganate is primarily used for denim lightening in the textile industry. The spray application of microparticles of PP to denim causes long-term health risks for workers, as inhaling them may lead to lung diseases. The idea is that robots can be employed instead of individuals in this spraying process. This led us to the concept of recording the position and orientation, i.e. the pose, of the spray gun during the spraying process, which is performed by a skilled operator. Subsequently, these movements can be accurately replicated by robots without compromising human health. To determine the pose of an object in space with high precision, it is necessary to establish sensor systems and utilize algorithms that can interpret the data obtained from sensors. Therefore, the primary focus of this thesis is the development of a sensor fusion algorithm and sensory system designed for six-dimensional pose estimation, followed by controlling a robot arm using recorded pose data for PP spray applications. Numerous methods and sensors are available for determining the pose of and object. The proposed approach involves the integration of data from an Inertial Measurement Unit and string-encoder based position sensors to enhance the accuracy of pose estimations. The designed algorithm benefits from features of filter types, such as Kalman filters and Complementary filters, aiming to address their shortcomings and improve the precision of Euler angle calculations. Additionally, in the study, the results obtained when various sensor fusion filter types were tested with the same data have also been compared. As a result, this thesis has proven and practically demonstrated in the created test setup that the pose of an object in space can be precisely determined by leveraging the power of sensor fusion algorithms through the combination of IMU and string encoders.
Benzer Tezler
- Kapalı ortamlarda yerelleştirme ve haritalama için sensör füzyonu
Sensor fusion for gps denied environment for localization and mapping
HÜSEYİN BURAK KURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Deep wavelet neural network for spatio-temporal data fusion
Uzamsal-zamansal veri füzyonu içinderin dalgacık sinir ağları
AJLA KULAGLIC
Doktora
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK BERK ÜSTÜNDAĞ
- Decentralized estimation under communication constraints
İletişim kısıtları altında dağıtık kestirim
MURAT ÜNEY
Doktora
İngilizce
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL LEBLEBİCİOĞLU
YRD. DOÇ. DR. MÜJDAT ÇETİN
- Güç transformatörlerinde makine öğrenmesi ve sensör füzyonu yöntemleri ile arıza analizi
Power transformers fault analysis with machine learning and sensor fusion methods
MERVE DEMİRCİ
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜSLÜM CENGİZ TAPLAMACIOĞLU
DOÇ. DR. HALUK GÖZDE
- Menzil profili modunda çalışan radarla otomatik hedef sınıflama
automatic target classification with radars operating in range profilling
CENK GÖKBERK
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN TOPUZ