Projeler

Uluslararası Projeler (Yerel Yürütücü)

 

Başlık: İnsansız Yardımcı Robotların Koku Kestirimi Yardımı İle Toplu Seyrüseferi (İng: Group of Unmanned Assistant Robots Deployed In Aggregative Navigation supported by Scent detection (GUARDIANS))

Destekleyen Kuruluş: Avrupa Komisyonu - 6’cı Çerçeve Programı Öncelik 2 “Bilgi Toplumu Teknolojileri” Kapsamında, Özel Amaçlı Araştırma Projesi

Süre: 01/12/2006 – 31/01/2010

 

Özet: The GUARDIANS are a swarm of autonomous robots applied to navigate and search an urban ground. The project's central example is an industrial warehouse in smoke, as proposed by the Fire and Rescue Service. The job is time consuming and dangerous; toxics may be released and  humans senses can be severely impaired. They get disoriented and may get lost. The robots warn for toxic chemicals, provide and maintain mobile communication links, infer localization information and assist in searching. They enhance operational safety and speed and thus indirectly save lives. The robots navigate autonomously and accompany a human squad-leader. They connect to a wireless ad-hoc network and forward data to the squad-leader and the control station. The network is self-organising, adapts to connection failures by modifying its connections from local up to central connections. The autonomous swarm operates in communicative and non-communicative mode. In communicative mode automatic service discovery is applied: the robots find peers to help them. The wireless network also enables the robots to support a human squad-leader operating within close range. The aim is for flexible and seamless switching between these modes in order to compensate for loss of network signals and to support and safeguard the squad-leader. Several robot platforms are used, off-the-shelf mini-robots as well as middle sized robots. The emphasis in data collection is on toxic plume detection, to enable olfactory-based navigation, allow safe progress for the human squad leader and to detect plume sources. The major aim of the project is to develop a swarm of autonomous robots that is able to adequately assist and safeguard a human squad leader. The project organises workshops with end-users (rescue workers and fire-fighters) and the advisory board, to assess the demonstrations and to disseminate research results. The workshops, moreover, aim at exploring additional exploitation of results.

 

Ulusal Projeler (Yürütücü)

Başlık: Robot Sürüleri: Grup Koordinasyonu ve Oluşum Kontrolü

Destekleyen Kuruluş: Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK), Araştırma Projesi

Süre: 01/08/2005 – 01/08/2008

 

Özet: Sürü (toplu halde bulunma ve koordineli hareket etme) davranışını doğada bakterilerden kuşlara ve balıklara kadar birçok canlıda gözlemlemek mümkündür. Araştırmalar bu tür davranışın canlılara evrimsel avantajlar sağladığını ve bu sebepten dolayı evrimleştiğini göstermektedir. Örneğin sürü halde dolaşan bireyler yiyecek bulmakta ve yırtıcı hayvanlardan korunmakta daha etkili oldukları gözlenmiştir. Sistem kuramı açısından bakıldığında sürü sistemler daha gürbüz, daha esnek ve daha etkili ve ucuz olduğu söylenebilir. Mesela bir karınca kolonisini ele alalım: Karıncalardan birinin veya birkaçının kaybedilmesi sistemin işleyişini bozmamaktadır (gürbüzlük), karıncalar bazen bir şekilde organize olup bir iş yapabildikleri gibi başka bir zamanda farklı bir iş için farklı şekilde organize olabilmektedirler (esneklik). Bunun yanı sıra, birkaç karınca bir araya gelerek normalde her birinin kapasitesinden çok daha üstünde iş yapabilmektedirler (etkililik). Ayrıca, her bir karıncanın maliyeti (yetiştirilmesi vs) çok düşüktür (diğer canlılara, mesela memelilere nazaran) ve bu sebepten dolayı karıncaların kısa sürede çok sayıda üremeleri mümkündür (ucuzluk). Teknolojideki gelişmeler yapay sürü sistemlerinin veya bir başka değişle robot sürülerinin üretilmesini mümkün kılmaktadır. Fakat böyle dağınık sistemlerin işlevsel kılınması için yeni etkili koordinasyon mekanizmalarına ihtiyaç vardır.

 

Bu projenin ana bilimsel amacı kuş ve balık sürülerine benzer lidersiz sürülerde görülen grup koordinasyonunun ana dinamiklerini matematiksel olarak modellemek ve titizlikle incelemek ve elde edilen bulguları bir gezer robot sürüsü üzerine uygulamaktır. Bu bağlamda bir grubun veya sürünün birlikte koordineli hareket etme mekanizmaları, grubun bir dış etki (mesela doğada yırtıcı hayvan saldırısı) karşısında hareketleri, grubun toplanma ve dağılma dinamikleri araştırılacaktır. Ayrıca gruplar için yeni oluşum kontrolü ve bir oluşumdan başka bir oluşuma geçme mekanizmaları geliştirilecek ve irdelenecektir. Bu tür modelleme ve irdelemenin sürü davranışının daha iyi anlaşılmasında yardımcı olacağı gibi yapay robot sürüleri için yeni dağınık kontrol ve koordinasyon yöntemlerinin geliştirilmesine olanak sağlayacaktır. Elde edilen sonuçlar insansız hava, denizaltı veya kara araç/robot sürülerinin başarı ile geliştirilip uygulanmasında yardımcı olacaktır. Probleme ana yaklaşımımız sistem kuramı perspektifinden olacak olup inceleme metodu olarak Lyapunov kararlılık kuramı gibi genel kabul görmüş titiz yöntemler kullanılacak ve gerekirse (bunların yetersiz kalması gibi durumlarda) probleme özel yeni yaklaşımlar/yöntemler geliştirilecektir.

 

Bir Türk firmasından temin edilecek olan gezer robotlar bu projenin yanı sıra başka deneysel araştırmalar, dersler, öğrenci ders veya bitirme projeleri veya yüksek lisans çalışmaları için de kullanılabilecektir. Bunlar üniversitemizdeki robotik altyapısını güçlendirecek ve bu konulardaki çalışmalara önemli katkı sağlayacaktır. Ayrıca kurumumuzun Avrupa Birliği 6cı Çerçeve Programı gibi uluslararası programlara daha etkin biçimde katılmasına yardımcı olacaktır. 

 

Başlık: Parçacık Sürü Optimizasyonu: Paralel ve Asenkron Uygulaması, Titiz Yakınsaklık İncelemesi, ve Çoklu Robot Sistemi Üzerinde Uygulanması

Destekleyen Kuruluş: Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK), Kariyer Projesi

Süre: 01/02/2007 – 01/02/2010

 

Özet: Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) (ing: Particle Swarm Optimization) son yıllarda eniyileme için kullanılan popüler bir yöntem haline gelmiştir. İlk ortaya atıldığı doksanlı yıllardan bu yana üzerinde yaklaşık 300-400 bildiri ve makale yayınlanmıştır. Fakat bu çalışmaların çoğu deneysel veya uygulama düzeyinde kalmıştır. Yöntem birçok örnek problem üzerinde denenmiş ve etkili sonuçlar alınmıştır, fakat yöntemin yakınsaklık özellikleri hakkında titiz kuramsal inceleme yapılmamıştır. Bu çalışmada yöntemin yakınsaklık özelliklerini titiz metotlar kullanarak incelenecektir. Ayrıca daha önce literatürde hiç ele alınmadığı biçimde yöntemi asenkron biçimde modellemesi ve uygulaması yapılacaktır. Bunların yanı sıra parçacıkların komşulukları zamanla değişen (dinamik) hale getirilecek ve bu dinamik topolojinin yöntemin performansı üzerindeki etkisi incelenecektir. Son olarak, daha önceki uygulamalarda görülmemiş biçimde, algoritma çoklu robot sistemi üzerinde uygulanacaktır. Bu uygulamada birden fazla robot PSO yöntemindeki parçacıklar gibi davranacak veya açıkçası hareketlerini/konumlarını PSO yöntemindeki parçacıkların dinamiklerine göre belirleyecek ve bunu kullanarak arama/tarama görevi yapacaklardır.

 

Başlık: Uyarlanır Sürü Denetimi

Destekleyen Kuruluş: Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK), Araştırma Projesi Projesi

Süre: 01/03/2010 – 15/07/2014

 

Özet: Literatürde sürü denetimi için uyarlanır yöntemler kullanan çalışmaların sayısı yetersiz kalmıştır. Bu projede bu alandaki boşluk doldurulacak ve sürü sistemlerin denetimi için uyarlanır yöntemler geliştirilecektir. Probleme birkaç farklı açıdan yaklaşılacaktır. Birinci yaklaşım doğrusal olmayan sistemlerde çıktı sıfırlaması yaklaşımıdır. Isidori ve Serrani tarafından geliştirilen uyarlanır iş model kullanan yöntemler kullanılarak uyarlanır sürü dizilim oluşturma ve dizilim yeniden düzenleme (döndürme, genişletme, şekil değiştirme gibi) ve gezinge takibi yöntemi geliştirilecektir. Bu yöntemi kullanarak toplanma, toplumsal beslenme, aynı yöne yönelme gibi davranışları da elde etmek için çalışılacaktır. İkinci yaklaşım uyarlanır akıllı yöntemler (uyarlanır yapay sinir ağları ve/veya uyarlanır bulanık sistemler) yaklaşımı olacaktır. Bu amaçlar doğrudan ve doğrudan olmayan uyarlanır denetim yöntemleri kullanılarak ve akıllı denetleyicinin parametreleri uyarlanılarak yine dizilim oluşturma, dizilimi yeniden düzenleme, toplanma, toplumsal beslenme, aynı yöne yönelme ve dağıtık uzlaşma davranışlarının elde edilmesi için çalışılacaktır. Burada akıllı denetleyicinin parametrelerini uyarlamak için kararlılığı garanti eden matematiksel yöntemler kullanılacaktır ve denetleyici sınırlayıcı ve kayan kip bileşenleri ile güçlendirilecektir. Üçüncü yaklaşım olarak Parçacık Sürü Eniyilemesi ve/veya Genetik Algoritma gibi eniyileme yöntemler kullanarak klasik veya akıllı denetleyicilerin parametrelerinin uyarlanması ve yukarıdaki gibi sürü davranışı elde edilmesi üzerine çalışılacaktır.

Geçmişte Katkı Sağladığım Projeler

Kesin-Zamanlı Kontrol Sistemleri (Real-Time Control Systems --- RCS) 

RCS is a karmaşık hiyerarşik ve dağınık kontrol sistemleri geliştirmek için bir yöntemdir. Temelinde akıllı sistem tasarımı için Referans Model Mimarisi’ne dayanmaktadır. Bu mimari ABD’de National Institute of Standards and Technology (NIST)’in Manufacturing Engineering Laboratory (MEL) laboratuarının  Intelligent Systems Division (ISD) bölümünde geliştirilmiştir.

Bu proje üzerine Ohio Eyalet Üniversitesinde lisansüstü öğrencisi iken çalıştım (Mayıs 1997 - Aralık 2000).

RCS yazılımı hakkında daha fazla bilgi Catalog of Generic Control and Estimation Routines sitesinde bulunabilir. 

Otonom Hava Araçlarında Dağıtık Koordinasyon ve Kontrol 

Bu proje Ohio Eyalet Üniversitesinde lisansüstü çalışmalarım sırasında çalıştığım bir başka proje (Ocak 2001 – Eylül 2001 arasında). Proje Dayton Bölgesi İleri Araştırmalar Enstitüsü ve Dayton, Ohio, ABD’de Wright-Patterson Hava Üssünde bulunan Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuarı tarafından finanse edildi. Projenin amaçları arasında belirli bir bölgede bilgi toplayan otonom hava araçları için dağınık koordinasyon ve kooperatif kontrol yöntemleri geliştirmek ve bunların performanslarını incelemek vardı.  (Daha fazla bilgi http://www2.ece.ohio-state.edu/~passino/uaav.html sitesinde bulunulabilir.)

İnsan-Otomasyon Kaynak Kullanımı Stratejileri

Bu proje üzerine Ekim 2001 ve Ağustos 2002 arsında çalıştım. Proje finansmanı Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı’nın tarafından sağlandı. Proje birkaç üniversite ve şirketin ortaklaşa çalıştığı çok geniş çaplı bir proje idi. Projedeki benim görevim sürü toplanmasının kinematik modelini geliştirme ve bunun kararlılık incelemesini yapmak idi.