Simulace robotického vyhledávání ztracených radiačních zdrojů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Simulátory, společnostmi zabývající se robotikou hodně využívané, hrají důležitou roli při výzkumu robotů. Zrychlují, zjednodušují, zlevňují a usnadňují vývoj softwaru a algoritmů. Magisterská práce se proto zabývá návrhem systému, založeného na ROS2 a Gazebo simulátoru, umožňující simulaci pozemních robotů ve vnějším prostředí s možností hledat ztracené radiační zdroje. Práce navrhuje několik metod vytváření prostředí v Gazebo simulátoru včetně návrhu prostředí z mračna bodů a je vytvořen model čtyřkolového, smykově řízeného mobilního pozemního robota. Chování robota v simulátoru bylo ověřeno a upraveno pomocí teoretického dynamického popisu robota. Před simulací algoritmů pro hledání ztracených radiačních zdrojů je navržena metoda sledování referenční trajektorie pomocí proporcionálně integračního (PI) a lineárně kvadratického (LQ) regulátoru a navrhuje metodu k simulaci zdroje radiace a jeho měření. Hledání radiačního zdroje jsou použity dvě typově odlišné metody, kdy jedna je založena na prozkoumání celé oblasti a vytváří mapu radiace, a druhá metoda založená na částicovém filtru aktivně hledá ztracený zdroj záření.
The master thesis considers simulating the outdoor environment and lost radiation sources in the Gazebo simulator and then deals with radiation search algorithms. Simulators play an essential role in research, and robotics companies widely use them. Simulation accelerates and facilitates testing, verification, and evaluation of developed algorithms. Therefore the thesis establishes a system based on ROS2 and Gazebo that simulates robot models. The performance of the simulation is evaluated. The work presents and compares a model of a four-wheel skid steering mobile robot with the model created in the simulator. In future work, this model comparison allows the improvement of the robot model simulation's parameters based on the real model tested. A solution is proposed for the trajectory tracking problem based on linear proportional-integral (PI) or optimal linear quadratic regulator (LQR). One method of modeling radiation sources and sensors to simulate radiation was suggested. The simulated radiation is compared with the measurement gained from a real (and simulated) outdoor experiment, in which the robot searches the radiation source. The thesis describes the particle filter designed for searching a lost radiation source.
The master thesis considers simulating the outdoor environment and lost radiation sources in the Gazebo simulator and then deals with radiation search algorithms. Simulators play an essential role in research, and robotics companies widely use them. Simulation accelerates and facilitates testing, verification, and evaluation of developed algorithms. Therefore the thesis establishes a system based on ROS2 and Gazebo that simulates robot models. The performance of the simulation is evaluated. The work presents and compares a model of a four-wheel skid steering mobile robot with the model created in the simulator. In future work, this model comparison allows the improvement of the robot model simulation's parameters based on the real model tested. A solution is proposed for the trajectory tracking problem based on linear proportional-integral (PI) or optimal linear quadratic regulator (LQR). One method of modeling radiation sources and sensors to simulate radiation was suggested. The simulated radiation is compared with the measurement gained from a real (and simulated) outdoor experiment, in which the robot searches the radiation source. The thesis describes the particle filter designed for searching a lost radiation source.
Description
Keywords
ROS2, Gazebo, Simulátor, Radioaktivita, Senzor radiace, Ztracený radiační zdroj, Prostředí v Gazebu, Smykově řízený mobilní robot, Částicový filtr, Analýza pohybu, Analýza dynamiky, Odporové síly, Simulace radioaktivity, ROS2, Gazebo, Simulator, Radioactivity, Radiation sensor, Lost radiation source, Gazebo environment, Skid steering mobile robot, Particle filter, Motion analysis, Dynamic analysis, Dissipative forces, Radioactivity simulation
Citation
CIHLÁŘ, M. Simulace robotického vyhledávání ztracených radiačních zdrojů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Petr Marcoň, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Luděk Žalud, Ph.D. (místopředseda)
Ing. František Burian, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Čala, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Fialka, Ph.D. (člen)
Ing. Václav Kaczmarczyk, Ph.D. (člen)
Ing. Libor Veselý, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2022-06-07
Defence
Student obhájil diplomovou práci. Komise neměla žádné námitky k řešené práci. V průběhu odborné rozpravy odpověděl na dotazy oponenta doplněné otázky komise: využití dronu oproti použití kolového robotu, konvergence částicového filtru a použití snímačů radiace.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení