Loading...

Control of Experimental Swarm Robots for Identification, Imaging & 3D Modeling Purposes

Moeini, Mohammad | 2014

2662 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 46652 (08)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Advisor(s): Alasty, Aria
  6. Abstract:
  7. The aim of this project is decentralized control of a group of robots (swarm robots); such that the aggregation maneuver, leader following, Identification and imaging the target, will be performed so good as to make a three-dimensional model of the target from these images. Swarm robots consist of a number of similar and limited features robots which interaction in a group of robots, will lead to special features for the group. Any agent of group decides what to do only with its local information from the environment. Swarm robots are more applicable for the jobs in which a distributed perception from the environments needed, for example space exploration and military operations.In this study, using the concepts of artificial potential function a reference model for robot motion is presented, and then using the design of a sliding mode controller, the real robots will follow this reference model.The present project is divided into two parts: theoritical and practical. The study aims to make theoretical and practical results as close as possible. Especially in controller design and simulations, we considered actual conditions and limitations of the robots. For this purpose, we considered the available signals for the feedback, discrete time implement-ation, and the saturation and dead-zone limitations of robots’ DC-motors.In the practical part, the robot control algorithms are implemented in a group of six robots which Mr. Shahsavari fabricated two members of this group under supervision of doctor Aria alasty. The control algorithms implemented using MPLAB IDE software on microcontrollers of robots to perform aggregation maneuver, leader following, and the identification of robot environment and rotations around the target. A method for making three-dimensional model from two-dimensional images presented and images wich captured by the cameraman robot, used in order to form a 3D model of the target
  8. Keywords:
  9. Sliding Mode Control ; Swarm Robot Formation ; Model Reference Control ; Three Dimensional Modeling ; Artifical Potential Functions

 Digital Object List

 Bookmark

  • چکیده
  • فهرست مطالب
  • فهرست جدول‌ها
  • فهرست شکل‌ها
  • فهرست علائم
  • فصل1 مقدمه
    • 1-1 مقدمه
    • 1-2 اهداف پژوهش
    • 1-3 ساختار گزارش
  • فصل2 مفاهیم پایه
    • 2-1 مقدمه
    • 2-2 ساختارهای مختلف کنترل توده‌های رباتیکی
      • 2-2-1 ساختار کنترل متمرکز
      • 2-2-2 ساختار کنترل غیر متمرکز
    • 2-3 مأموریت‌های توده رباتیکی
      • 2-3-1 تجمع
      • 2-3-2 جست و جوی گروهی
      • 2-3-3 آرایش‌بندی
      • 2-3-4 تعقیب گروهی مسیر
    • 2-4 دینامیک حاکم بر اعضای توده رباتیکی
      • 2-4-1 دینامیک ساده‌ی تک‌انتگرال‌گیر
      • 2-4-2 دینامیک رسته دوم هونولومیک
      • 2-4-3 دینامیک رسته دوم غیر هونولومیک
    • 2-5 توابع پتانسیل مصنوعی
  • فصل3 مروری بر ادبیات
    • 3-1 مقدمه
    • 3-2 توده رباتیکی دارای دینامیک ساده تک‌انتگرال‌گیر
      • 3-2-1 تجمع توده
      • 3-2-2 جست و جوی گروهی توده
      • 3-2-3 آرایش بندی توده
      • 3-2-4 تعقیب گروهی مسیر توسط توده
      • 3-2-5 انواع دیگر توابع پتانسیل و جاذبه-دافعه
    • 3-3 توده رباتیکی دارای دینامیک رسته دوم هونولومیک
      • 3-3-1 تجمع، جست و جوی گروهی و آرایش بندی توده
      • 3-3-2 تعقیب گروهی مسیر توسط توده
    • 3-4 کنترل توده رباتیکی دارای دینامیک رسته دوم غیر هونولومیک
    • 3-5 کارهای عملی انجام شده در زمینه ربات‌های گروهی
    • 3-6 ربات‌های گروهی در دانشگاه صنعتی شریف
  • فصل4 ربات‌های پژوهش
    • 4-1 مقدمه
    • 4-2 ربات‌های پژوهش
      • 4-2-1 بورد سنسورها
      • 4-2-2 بورد اصلی
    • 4-3 محدودیت‌های موجود در کنترل توده ربات
    • 4-4 فرضیات مورد استفاده در پژوهش
    • 4-5 دستاوردهای مورد انتظار از این پژوهش
    • 4-6 روش انجام این پژوهش
  • فصل5 کنترل ربات‌ها و شبیه‌سازی
    • 5-1 مقدمه
    • 5-2 ارائه مدل مرجع
      • 5-2-1 تجمع
      • 5-2-2 آرایش‌بندی
      • 5-2-3 پیروی از مسیر رهبر گروه
      • 5-2-4 جست و جوی گروهی
      • 5-2-5 چرخش به دور مانع
      • 5-2-6 چرخش پیرامون یک نقطه
    • 5-3 طراحی کنترلر
      • 5-3-1 کنترلر مد لغزشی
      • 5-3-2 کنترلر فازی-مد لغزشی
      • 5-3-3 انتخاب کنترلر برای پیاده سازی روی ربات‌ها
    • 5-4 شبیه‌سازی حرکت ربات‌ها
      • 5-4-1 تجمع
      • 5-4-2 آرایش‌بندی
      • 5-4-3 پیروی از مسیر رهبر گروه
      • 5-4-4 جست و جوی گروهی
      • 5-4-5 چرخش به دور مانع
      • 5-4-6 چرخش پیرامون یک نقطه
    • 5-5 نکاتی در پیاده‌سازی تجربی کنترلرها روی ربات‌ها
  • فصل6 ارائه نتایج آزمایشگاهی
    • 6-1 مقدمه
    • 6-2 تجهیزات آزمایشگاه
    • 6-3 نکاتی در مورد برنامه نویسی ربات‌ها
    • 6-4 نتایج اعمال مانورهای مختلف روی توده ربات آزمایشگاهی
      • 6-4-1 تجمع
      • 6-4-2 پیروی از مسیر رهبر گروه
      • 6-4-3 شناسایی محیط به کمک ربات‌ها
      • 6-4-4 چرخش پیرامون عضو هدف
    • 6-5 ساخت مدل سه بعدی به کمک تصاویر دو بعدی
      • 6-5-1 فیلم‌برداری به کمک ربات و ساخت مدل سه بعدی از هدف
    • 6-6 نتیجه‌گیری
  • فصل7 نتیجه گیری و جمع بندی
    • 7-1 مقدمه
    • 7-2 نتایج و نوآوری‌ها
    • 7-3 پیشنهادهایی برای پژوهش‌های آینده
  • منابع و مراجع
  • پیوست1: دستورات کد نویسی ربات‌ها
  • پیوست2: کد چرخش یک ربات پیرامون عضو هدف
  • پیوست3: مقاله پذیرفته شده در کنفرانس ISME2015
...see more