A novel obstacle avoidance approach for nonholonomic ground vehicle autonomy
Holonom olmayan kara taşıtında otonomluğu sağlamak için yeni bir engelden sakınma yaklaşımı
- Tez No: 323683
- Danışmanlar: PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Electrical and Electronics Engineering, Mechatronics Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Akıllı taşıma sistemleri, Araç dinamiği kontrolü, Otonom sistemler, Robot yönlendirme, Intelligent transportation system, Vehicle dynamic control, Autonomous systems, Robot navigation
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, holonom olmayan bir kara taşıtı için, ?Boşluğu Takip Et? (BTE) isimli yeni bir engelden kaçma ve çarpışma önleme metodu geliştirilmiştir. Bu metod, probleme yeni bir çözüm getirmektedir ve diğer metodlara göre çeşitli avantajlara sahiptir. Geliştirilen metodun, benzer metodlarla yapılan karşılaştırılmalar sonucunda, daha güvenli güzergahlarla sonuçlandığı gösterilmiştir. Ayrıca BTE, yapay potansiyel alanlar (YPA) metodu ve bu tabanda çalışan diğer tüm metodların ortak problemi olan lokal minimum probleminden bağımsızdır. BTE'nin bir diğer özelliği, aracın holonom olmayan kısıtlarını ve sensörlerin görüş açısı kısıtlarını da göz önünde bulundurabilmesidir. BTE'nin tamamen reaktif yapısı sayesinde, yalnızca durağan engellerden değil, hareketli engellerden de rahatlıkla sıyrıldığı da tez içerisinde gösterilmiştir. Son olarak, sadece bir ayar parametresine sahip olduğu için, kullanımı da oldukça kolaydır. Engelden kaçınmak için, yalnızca aracın yönelim açısının belirlenmesinin yetmeyeceği düşüncesinden hareketle, aracın engelli bir ortamda hız planlaması için de yeni bir metod geliştirilmiştir. İki adet bulanık çıkarım sisteminin (BÇS) tasarlanmasıyla oluşturulan bu yeni yapı, engellerin oluşturduğu risk durumuna ve aracın yönelim açısına bağlı olarak çalışır. Planlanan hızın takip edilmesi için de yine bulanık mantık kullanılarak yeni bir alt seviye hız kontrolörü tasarlanmıştır. Tasarlanan tüm metodlar, literatürdeki bezerleriyle simülasyon ortamında karşılaştırılmış ve sonuçları gösterilmiştir. Geliştirilen her üç yeni metod, tam otonom kara taşıtı (OKT) üzerinde deneysel olarak da test edilerek sonuçların başarılı olduğu gösterilmiştir. Simülasyonlarda kullanılan araç modelleri ve deneysel düzeneğin tasarımı da tez içerisinde ayrı bölümler halinde anlatılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, a new obstacle avoidance algorithm ?Follow the Gap Method? (FGM) is designed for nonholonomic ground vehicle autonomy. The proposed method brings a new solution to the problem and has several advantages compared to previous methods. Firstly, the FGM results in safer trajectories than other compared approaches. This new method is free from local minima which is a big problem for Artificial Potential Fields (APF) and similar methods. Taking into consideration the field of view and the nonholonomic constraints of the vehicle is another advantage of the FGM. Through the purely reactive nature of the FGM, it is shown that not only the static but also the dynamic obstacles are avoided. Besides these, it is easy to tune the algorithm with only one tuning parameter. Vehicle speed is as important as the appropriate steering angle for obstacle avoidance. From this view point, a new speed planning method is designed for the vehicle. Two fuzzy inference systems operate depending on the danger level of the obstacles and the steering angle. In order to track the speed commands from the speed planner, a new low level speed controller is designed based on fuzzy rules. All designed methods are simulated and compared with other methods in literature. The designed methods are also tested experimentally using the real unmanned ground vehicle (UGV) platform and it is shown that experimental results are successful too. The used models for the simulations and designed experimental platform are illustrated in separated sections throughout the thesis.
Benzer Tezler
- Modeling and control of the coordinated motion of a group of autonomous mobile robots
Bir grup otonom mobil robotun koordineli hareketinin modellenmesi ve kontrolü
NUSRETTİN GÜLEÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Bilim ve TeknolojiSabancı ÜniversitesiMühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÜNEL
PROF. DR. ASİF SABANOVİC
- Design and implementation of a torque-based predictive steering assistance for human-centered and safe automated driving
İnsan-merkezli ve güvenli otomatik sürüş için tork tabanlı öngörümlü direksiyon yardımcı sisteminin tasarımı ve gerçeklenmesi
ZİYA ERCAN
Doktora
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- Indoor navigation control of a mobile autonomous vehicle
Otonom gezer bir aracın iç mekan yönlendirme kontrolü
LÜTFİ MUTLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Bilim ve TeknolojiDokuz Eylül ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EROL UYAR
- Emergency safe landing trajectory planning and control of a damaged airplane
Hasarlı bı̇r uçağın acı̇l güvenlı̇ ı̇nı̇ş yörünge planlaması ve kontrolü
DAVOOD ASADIHENDOUSTANI
Doktora
Farsça
2014
Havacılık ve Uzay MühendisliğiAmırkabır Unıversıty Of TechnologyHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHDİ SABZEHPARVAR
- Multi-resolution model plus correction paradigm for task and skill refinement on autonomous robots
Özerk robotlar üzerinde görev ve beceri iyileştirme için çoklu-çözünürlüklü model artı düzeltme paradigması
ÇETİN MERİÇLİ
Doktora
İngilizce
2011
Mühendislik BilimleriBoğaziçi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. LEVENT AKIN
PROF. DR. MANUELA VELOSO