Multi-robot coordination control methodology for search and rescue operations
Arama ve kurtarma görevleri için çoklu robot koordinasyon kontrol metodu
- Tez No: 305168
- Danışmanlar: PROF. DR. AYDAN M. ERKMEN, PROF. DR. İSMET ERKMEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, arama ve kurtarma (AVK) görevleri için yeni bir çoklu robot koordinasyonkontrol algoritması sunmaktadır. Önceden herhangi bir bilgi sahibi olmadığımızkarmaşık ve yapısal olarak düzenli olmayan felaket alanlarının hızlı ve devamlı olaraktaranmasında zaman çok önemlidir. Göçüklerin doğası nedeniyle insanların bu alandaçalışmaları tehlikelidir. Bu yüzden, arama ve kurtarma görevlerinde çoklu robot kullanılarakfelaket alanlarının keşfi gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Hayatta kalanlarınkonumlandırılması için robotların molozlar arasında kesintisiz ve kör noktalarasıkışmadan hareket etmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, çoklu robotların koordinasyonve kontrolü için hedefe yönelik öncelikli arama ve harita birleştirme yöntemleriönerilmiştir.Ortamın ilk önce önemli bölgelerinin aranması etkili bir robot koordinasyonu için enönemli görevdir. Bu çalışmada, yaralının bulunması için sızma modeli tabanlı amacayönelik öncelikli arama yöntemi önerilmiştir. Sızma modeli rastgele bir ortamdasıvının hareketini tanımlamak için kullanılmıştır. Bizim yaklaşımımızda, robotlar sızma modeliilhamlı kontrol mekanizması sayesinde yaralıyı bulma olasılığının ençok olduğu bölgeden başlayarak en az olduğu bölgeye doğru arama görevini devametmektedir.Enerji ve zaman yönünden arama ve kurtarma görevinin performansını arttırmak içinyeni bir harita birleştirme yöntemi önerilmiştir. Harita birleştirme problemi, ızgaraşeklindeki hücrelerin doluluğu şeklindeki haritaların tamamen birbirinden bağımsızhareket eden robotlar tarafında felaket alanından elde edildikten sonra birleştirilmesiolarak düşünülmüştür. Robotlar tarafından üretilen haritalar yoğunluk ve alan temelliözellikler kullanılarak ve robotların birbirlerine göre olan ilk konum ve yön bilgisi olmadanbirleştirilmiştir. Önerdiğimiz yöntem literatürdeki şu eksiklikleri gidermektedir;robotlar arasındaki sınırlı miktarda örtüşen harita alanı verimli bir harita birleştirmeiçin yeterlidir ve yapısal olmayan ve karmaşık çalışma alanlarının haritaları önerdiğimizyöntemle birleştirilebilir. Bu kabiliyetler, çoklu robot takımlarına mümkün olan enkısa zamanda felaket ortamının haritasını çıkarma ve yaralıyı bulma olanağı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This dissertation presents a novel multi-robot coordination control algorithm for searchand rescue (SAR) operations. Continuous and rapid coverage of the unstructured andcomplex disaster areas in search of possible buried survivors is a time critical operationwhere prior information about the environment is either not available or verylimited. Human navigation of such areas is definitely dangerous due to the natureof the debris. Hence, exploration of unknown disaster environments with a team ofrobots is gaining importance day by day to increase the efficiency of SAR operations.Localization of possible survivors necessitates uninterrupted navigation of roboticaiding devices within the rubbles without getting trapped into dead ends. In thiswork, a novel goal oriented prioritized exploration and map merging methodologiesare proposed to generate efficient multi-robot coordination control strategy. Thesetwo methodologies are merged to make the proposed methodology more realistic forreal world applications.Prioritized exploration of an environment is the first important task of the efficient coordinationcontrol algorithm for multi-robots. A goal oriented and prioritized explorationapproach based on a percolation model for victim search operation in unknownenvironments is presented in this work. The percolation model is used to describethe behavior of liquid in random media. In our approach robots start prioritized explorationbeginning from regions of the highest likelihood of finding victims usingpercolation model inspired controller.A novel map merging algorithm is presented to increase the performance of the SARoperation in the sense of time and energy. The problem of merging partial occupancygrid environment maps which are extracted independently by individual robot unitsduring search and rescue (SAR) operations is solved for complex disaster environments.Moreover, these maps are combined using intensity and area based featureswithout knowing the initial position and orientation of the robots. The proposed approachhandles the limitation of existing works in the literature such as; limited overlappedarea between partial maps of robots is sufficient for good merging performanceand unstructured partial environment maps can be merged efficiently. These abilitiesallow multi-robot teams to efficiently generate the occupancy grid map of catastropheareas and localize buried victim in the debris efficiently.
Benzer Tezler
- İnsansı robot yürüyüşünün derin pekiştirmeli öğrenme tabanlı kontrolü
Deep reinforcement learning-based control of humanoid robot walking
MUSTAFA AYYILDIZ
Doktora
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖVÜNÇ POLAT
- Büyük ölçekli (mega) gayrimenkullerde kapalı alan lojistik hizmetleri üzerine araştırma: Şehir hastaneleri lojistiğinde otonom sistem çözümleri
Research on indoor logistics services in large-scale (mega) real estate: Autonomous system solutions in city hospital logistics
HAVVA NUR ŞİRİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Sağlık Yönetimiİstanbul Teknik ÜniversitesiGayrimenkul Geliştirme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDA KUNDAK
- Coordination and control of autonomous multi-robot systems
Otonom çoklu robot sistemlerinin koordinasyonu ve kontrolü
MUHAMMED ALİ ÇALMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NESLİHAN AVCU
- A novel coordination framework for multi-robot systems
Çoklu robot sistemleri için orijinal bir koordinasyon yapısı
MOHAMMED TALEB ZAMZAM
- A software environment for behavior-based mobile robot control
Mobil robotlar için davranışa dayalı kontrol yazılım ortamı
ONUR BEKMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. AYDIN ERSAK