پديد آورنده :
سلطانشاه، محمد
عنوان :
هدايت، ناوبري و كنترل ربات سيار چرخ دار در يك محيط ديناميكي با تكيه بر الگوريتم هاي SLAM، مطالعه نظري و پياده سازي عملي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
چهارده، 133ص.: مصور، جدول، نمودار
يادداشت :
ص.ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
مهدي كشميري، شهرام هاديان جزي
توصيفگر ها :
هدايت و ناوبري , ربات سيار خودمختار , نامعيني , فيلتر ذره اي , تهيه نقشه و مكان يابي همزمان , نقشه موقعيت مبنا , طراحي مسير , اجتناب از برخورد , الگوريتم *A , پنجره ديناميكي
تاريخ نمايه سازي :
94/2/19
استاد داور :
محمدعلي منتظري، سعيد بهبهاني
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/09/27
چكيده فارسي :
چكيده در ين پروژه يك معماري دولايه ي پركاربرد بهمنظور ناوبري صفحه ي يك ربات سيار چرخد ر در يك محيط ناشناخته ستاتيكي يا ديناميكي مبتني بر يك نقشه برخط توليد شده توسط لگوريتمهاي SLAM پيادهسازي شده ست بهعنو ن يك تعريف كوتاه ناوبري علم بكارگيري طلاعات د نش و مكانات جهت هد يت ربات و چگونگي رساندن آن به نقطه هدف ست بر ين ساس ربات سيار مجهز به سيستم هد يت و ناوبري ر ربات سيار خودمختار گويند دو عامل تعيينكننده در تعيين سطح خودمختاري ربات سيار ر ميتو ن حساسيت وظيفه ربات و درجه نامعيني ربات و محيط د نست به ين معنا كه هرچقدر وظيفه ربات حساستر و نامعيني آن بيشتر باشد نياز به سطح بالاتري ز خودمختاري ست بهطور كلي منابع يجادكننده نامعيني در ربات سيار ر ميتو ن در ۵ عامل محيط حسگرها ساخت ربات مدل رياضي و محاسبات د نست بدون شك ربات سيار خودمختاري كه در محيط ناشناخته به نجام وظيفه ميپرد زد د ر ي نامعيني قابل توجهي ست در ين ميان سه مسئله مهم شامل مكانيابي تهيه نقشه و برنامهريزي حركت ميباشد در بسياري ز مو رد ربات سيار مجبور به حل مسائل ذكر شده به صورت همزمان ست مسئله SLAM شامل يافتن توصيف مناسبي ز محيط بهصورت نقشه و يافتن مكان خود در آن ست دسته جديدي ز سيستمهاي هد يت و ناوبري كه به هر سه مسئله بهصورت همزمان پرد خته و پيادهسازي آن هدف ين پاياننامه ست سيستمهاي SPLAM يا طر حي مسير مكانيابي و تهيه نقشه همزمان ناميده ميشوند لذ موضوع ين پاياننامه ستفاده ز د دههاي حل مسئله SLAM و نقشه توليدي در ناوبري ربات سيار در يك محيط ديناميكي ست در ين ر ستا رسيدن به ۳ هدف طر حي مسير بر ساس نقشه برخط توليد شده تو نا ساختن ربات در يادگيري محيط و مكانيابي ربات مدنظر ست در ين ميان رباتيك حتمالي كه يك شاخه بهمنظور در نظر گرفتن نامعيني در درك و حركت ربات بوده به حل مسائل مكانيابي تهيه نقشه و SLAM ميپرد زد يده كليدي در ين شاخه نمايش نامعيني با ستفاده ز حسا تئوري حتمال ميباشد بهطور كلي كاربرد حل مسئله SLAM ر ميتو ن در محيطهاي ناشناخته ي د نست كه ربات سيار خودمختار نياز به تعيين دقيق مكان خود و در ولويت بعد به شناخت ز محيط د رد فيلتر كالمن كالمن توسعهيافته و ذره ي سه تخمينگر پركاربرد در ين زمينه هستند كه به تخمين حالت ربات و مو نع محيطي ميپرد زند با ين وجود ستفاده ز فيلتر ذره ي در محيطهاي پيچيده و با مو نع گوناگون به دليل حجم محاسبه كمتر و تو نايي آن در فرض توزيعهاي غيرگوسي در سالهاي خير فز يش يافته ست آنچه حلقه ناوبري خودمختار ر كامل ميكند برنامهريزي حركت مناسب با هد ف يافتن مسير خالي ز مانع در نقشه موقعيتمبنا و دوري ز مو نع ناشناخته يا متحرك ست به ين منظور ويژگيهاي لازم در نتخا روش طر حي مسير شامل بهينگي يمني قابليت پيادهسازي در ناوبري برخط و سازگاري با نقشه موقعيتمبنا ست با فز يش كاربرد نقشههاي موقعيتمبنا يكي ز روشهاي شناخته شده كه در سالهاي خير توجه به خود ر بازيافته ست روش جستجوي گر ف بوده كه مهمترين لگوريتمهاي آن ر ميتو ن د يستر و Lite به عنو ن بلوك طر حي مسير ستفاده شده ست هد ف ستفاده ز بلوك جتنا ز د نست در ين پروژه ز برخورد ر ميتو ن تصحيح مسير ربات با وجود مو نع پويا بوك و سطه ميان طر حي مسير و كنترلكننده و عمل در فضاي سرعت د نست روش پنجره ديناميكي با در نظر گرفتن قيود سرعت و شتا ربات تقريب مسير حركت با كمانهاي د يروي ساخت پنجره در فضاي سرعت و نتخا فرمان سرعت بر ساس تابع هزينه يك روش مطلو ميباشد در ين پروژه ز نسخه ين روش بر مبناي نقشه موقعيتمبنا ستفاده شده ست در ين ميان تهيه نقشه مجدد و ساخت نقشه هزينه بهمنظور ثبت مو نع پويا ز هميت ويژه ي برخورد ر ست در نتها يك طر حي فرآيند و پيادهسازي عملي در سه حالت محيط ثابت با زمان ثابت و متغير با زمان و متغير با زمان با مانع نساني قدمزن نجام و نتايج ر ئه شده ست در ين بين چهارچو نرم فز ري ROS بهعنو ن يك محيط متنباز و شناخته شده جهت نجام فعاليتهاي رباتيكي معرفي ميگردد كلمات كليدي هد يت و ناوبري ربات سيار خودمختار نامعيني فيلتر ذره ي تهيه نقشه و مكانيابي همزمان نقشه موقعيتمبنا پنجره ديناميكي طر حي مسير جتنا ز برخورد لگوريتم
چكيده انگليسي :
Guidance Navigation and Control of a Wheeled Mobile Robot in a Dynamic Environment based on SLAM Algorithms Theoritical Study and Practical Implementation Mohammad Soltanshah m soltanshah@me iut ac ir Date of Submission 2015 01 18 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisors Dr Mehdi Keshmiri mehdik@cc iut ac ir Dr Shahram Hadian Jazi s hadian@eng ui ac irAbstract In this thesis a known two layered architecture has been used for a planar navigation of a mobile robotin an unknown static or dynamic environment based on an online produced map using SLAM algorithms As a brief definition navigation is the science of using information knowledge and resources to guide arobot or vehicle toward a target and the way it reaches the target Accordingly a mobile robot which isequipped by guidance and navigation system is called an autonomous mobile robot Two decisive factor indetermining autonomy level of a mobile robot are the robot task sensitivity and degrees of uncertainty inrobot and environment This means as the robot task sensitivity and uncertainty level increases it requires ahigher level of autonomy Undoubtedly an autonomous mobile robot in unknown environment is exposedto considerable uncertainties In this issue there are three main problems include localization mapping andmotion planning In many cases the mobile robot has to solve these problem simultaneously SLAMproblem involves finding a proper description of the environment as a map which robot knows its pose onit A new set of autonomous mobile robots which address all three problems are called SPLAM orsimultaneous planning localization and mapping In this way path planning based on online produced mapand enabling the robot to learn the robot pose and environment are considered The main concern in thisprocedure is the accurate localization Probabilistic robotics is a field to consider uncertainties in robotperception and manipulation and solves localization mapping and SLAM problems The key idea in thiscategory is to represent uncertainties using probability theory Kalman filter extended kalman filter andparicle filter are three state estimators which are used widely to estimate robot and environment states However using particle filter in complex environment with different obstacles due to its low computationalcost and its capability to take nongaussian distribution into account has increased in recent years In order to complete autonomous navigation loop motion planning is considered to find free space in agrid based map and to avoid unknown or dynamic obstacles Necessary features for a proper path planningmethod selection consists of optimality safety and compatibility with implementation of online navigation By increasing of the use of grid based maps one of the conventional methods which has been implementedwidely is the search based planning based on graph The three most important algorithms in this methodare Dijkstra A and D Lite In this thesis A algorithm has been used Dynamic window approach as acollision avoidance block considers robot velocity and acceleration constraints approximates robot pathwith circular arcs builds window in velocity space and chooses velocity command based on cost function A grid based map version of this method has been used On the other hand a remapping process to build acostmap in order to record dynamic obstacles is considered Finally a practical implementation has beendone and the results are presented Keywords Guidance and Navigation Autonomous Mobile Robot Uncertainty Particle Filter SimultaneousLocalization and Mapping A Algorithm Dynamic Window Approach
استاد راهنما :
مهدي كشميري، شهرام هاديان جزي
استاد داور :
محمدعلي منتظري، سعيد بهبهاني
