Realization of reactive control for multi purpose mobile agents

Abstract

ÖZET Çok parçalı sistemlerde görev alabilecek mobil robotlar için bir denetim metodunun geliştirilmesi bu tezin ana konusudur. Mobil robotlar çok değişik amaçlar için üretilirler. Bunun sonucu olarak şekilleri, boyutlar ve sürücü mekanizmaları oldukça farklı olabilir. Genellikle bu robotlardan aynı anda birden fazla amaca hizmet etmeleri istenir. Böylece, bu tip bir kontrol sisteminin en az gereksinimleri gerçek zamanda çalışabilmesi ve ortamdaki ani değişikliklere tepki verebilmesi olarak belirlenebilir. Otonom mobil robotlar ve sabit robotlarla ilgili çok sayıda araştırma yapılmaktadır. Bunlar güzergah belirleme ve engellerden sakınmadan, çok parçalı sistemlere kadar uzanmaktadır. Burada önerilen mobil robot kontrol metodu katmanlardan oluşur ve birden fazla algılayıcı kullanabilir. Her bir katman sadece ihtiyaç duyduğu bilgiyi bir ön işleyiciden alır. Böylece algılayıcı ekleme durumunda sadece ön işleyicide güncelleme yapılacak, sistemin kalanı etkilenmeyecektir. Bu çalışmada potansiyel alan metodu ile engellerden sakınma sağlanmıştır. Ancak diğer çalışmaların aksine, engellerden dolayı oluştuğu varsayılan itici kuvvetler ve ulaşılacak noktanın çekici kuvveti ayrı ayrı işlenmişlerdir. Engellerden sakınma ve hedefe yönelme daha sonra birleştirilmiştir. Bu şekilde, kullanılan metodun en önemli dezavantaj lan yok edilmiştir. Önerilen kontrol benzeşimlerle denenmiş ve çeşitli senaryolar üzerinde çalışılmıştır. Benzeşim sonuçları metodun yüksek performansını onaylamaktadır. Önerilen kontrol çok parçalı sistemlerde görev alabilecek ve karmaşık ortamlarda çalışabilecek mobil robotlar için potansiyel bir seçenektir.

ABSTRACT The development of control method for an autonomous mobile robot that can be part of a multiagent system is the subject of this thesis. Mobile robots are built different purposes; for that reason, physical size, shape and mechanics, such as driving mechanism, of the robots would be very different. They are most of the time required to realize more than one goal at a time. Hence, as a minimum, required control must work in real-time and be able to respond to sudden changes that may occur in the environment. There is extensive research carried out, about autonomous mobile and stationary robots, ranging from path planning and obstacle avoidance to multiple autonomous mobile robots. Proposed approach, for mobile robot control, is a layered structure and supports multi sensor perception. Each control layer uses only necessary sensor functions for its own process. Moreover, layers of control do not evaluate the signal coming directly from the sensors but get information of the environment from a preprocessor. This way the addition of new sensors does only affect the mentioned preprocessor that will convert the signals to the necessary form asked by the layers. In this work, potential field method is implemented for obstacle avoidance. Unlike other solutions in the same framework, in this work assumed repulsive forces of the obstacles and attractive force of the goal point are treated separately. Then obstacles avoidance and goal tracking are fused in such a way that major drawbacks of the potential field method are overcome. Proposed control is tested on simulations where different scenarios are studied. The simulation results confirmed the high performance of the method. The proposed control is a potential alternative for mobile robots control operating in dynamic environments and as an agent in a multiagent system. IV