Taşıyıcı Robotların Algılama Belirsizliğinde Parçacık Süzgeç Başarım Analizi

Benzer belgeler
SABİT-KUTUP YAKLAŞIMI KULLANILARAK TELEKONFERANSTA ODA AKUSTİK EKO YOK ETME

MOD SÜPERPOZİSYONU İLE ZAMAN TANIM ALANINDA ÇÖZÜM

ANOVA. CRD (Completely Randomized Design)

PARAMETRİK OLMAYAN HİPOTEZ TESTLERİ. χ 2 Kİ- KARE TESTLERİ. Doç.Dr. Ali Kemal ŞEHİRLİOĞLU Araş.Gör. Efe SARIBAY

Tek Yönlü Varyans Analizi (ANOVA)

DALGACIK DÖNÜŞÜMÜ İLE EEG İŞARETLERİNDEN ÇIKARILAN ÖZNİTELİK VEKTÖRLERİ ÜZERİNDE İSTATİSTİKSEL İŞLEMLERİN GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

Deney No: 2. Sıvı Seviye Kontrol Deneyi. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ Dijital Kontrol Laboratuvar Deney Föyü Deneyin Amacı

a IIR süzgeç katsayıları ve N ( M) de = s 1 (3) 3. GÜRÜLTÜ GİDERİMİ UYGULAMASI

FARKLI SES KAYNAKLARINDAN ÜRETİLEN TEMEL TANIM DİZİLERİ İLE KONUŞMA İŞARETLERİNİN MODELLENMESİ

16. Dörtgen plak eleman

ÇOKLU REGRESYON MODELİ, ANOVA TABLOSU, MATRİSLERLE REGRESYON ÇÖZÜMLEMESİ,REGRES-YON KATSAYILARININ YORUMU

6. Uygulama. dx < olduğunda ( )

SAYISAL YÜKSEKLİK MODELLERİNDE KLASİK VE ESNEK HESAPLAMA YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

DÜŞÜK ÇÖZÜNÜRLÜKLÜ GÖRÜNTÜLERDEN AYKIRI DEĞER AYIKLAMASI KULLANARAK GÜRBÜZ YÜKSEK ÇÖZÜNÜRLÜKLÜ GÖRÜNTÜ ELDE ETME YÖNTEMİ

ÇEV 314 Yağmursuyu ve Kanalizasyon. Nüfus Projeksiyonları

Sistemde kullanılan baralar, klasik anlamda üç ana grupta toplanabilir :

Makine Öğrenmesi 6. hafta

Düşük Hacimli Üretimde İstatistiksel Proses Kontrolü: Kontrol Grafikleri

UYUM ĐYĐLĐĞĐ TESTĐ. 2 -n olup. nin dağılımı χ dir ve sd = (k-1-p) dir. Burada k = sınıf sayısı, p = tahmin edilen parametre sayısıdır.

VERİ MADENCİLİĞİ Farklı Demetleme Yöntemleri

ERS-2 Raw Datası için Dönüşüme Dayalı Sıkıştırma

BÖLÜM 5 İNCE PROFİLLER İÇİN SAYISAL UYGULAMALAR

Yaklaşık İdeal Talep Analizi Yöntemi. ve Fiyat Esnekliklerinin Tahmini

PARAMETRİK OLMAYAN HİPOTEZ TESTLERİ

Türk Dilinin Biçimbilim Yapısından Yararlanarak Türkçe Metinlerin Farklı İmgelere Ayrılarak Kodlanması ve Sıkıştırılması

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 8

PARÇALI DOĞRUSAL REGRESYON

AJANDA LİTERATÜR TARAMASI

Güvenlik Stokları. Tedarik Zincirlerinde Belirsizlik Yönetimi: Güvenlik Stokları. Güvenlik Stokları Belirlenirken Sorulması gereken sorular

NİTEL TERCİH MODELLERİ

The Congeneric Test Theory and The Congeneric Item Analysis: An Application for Unidimensional Multiple Choice Tests

HİD 473 Yeraltısuyu Modelleri

UÇAK ÇİZELGELEME PROBLEMİNİN KARINCA KOLONİLERİ OPTİMİZASYONU İLE ÇÖZÜMÜ

ENDÜSTRİYEL TAŞIYICI SİSTEMLERİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE ANALİZİ

kadar ( i. kaynağın gölge fiyatı kadar) olmalıdır.

6. NORMAL ALT GRUPLAR

MİNİMAL SİSTEMLERDE DURUM GERİBESLEMESİ İLE KUTUP ATAMA PROBLEMİNİN NÜMERİK ANALİZİ

X, R, p, np, c, u ve diğer kontrol diyagramları istatistiksel kalite kontrol diyagramlarının

Çok Yüksek Mobiliteli Sönümlemeli Kanallardaki OFDM Sistemleri için Kanal Kestirimi

( ) 3.1 Özet ve Motivasyon. v = G v v Operasyonel Amplifikatör (Op-Amp) Deneyin Amacı. deney 3

Stokastik Süreçler. Bir stokastik Süreç ya da rastgele süreç şöyle tanımlanabilir.

META ANALİZİNDE HETEROJENLİĞİN SAPTANMASINDA KULLANILAN YÖNTEMLERİN SİMÜLASYON TEKNİĞİ İLE KARŞILAŞTIRILMASI

Bilgisayarla Görüye Giriş

Kamuflaj Tespiti için Hiperspektral Görüntüleme Hyperspectral Imaging for Camouflage Detection

ARÇELİK YURT İÇİ TEDARİK ZİNCİRİ İÇİN ARAÇ SEVKİYAT VE ROTALAMA SİSTEMİ

EMG İşaretlerinin K-Ortalama Algoritması Kullanılarak Öbekleştirilmesi. EMG Signal Analysis Using K-Means Clustering

BÖLÜM CROSS METODU (HARDY CROSS-1932)

5.3. Tekne Yüzeylerinin Matematiksel Temsili

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

MAKROİKTİSAT (İKT209)

Yük Yoğunluğu ve Nokta Yük İçeren Elektrik Alan Problemlerinin Sınır Elemanları Yöntemiyle İncelenmesi

Kİ-KARE TESTLERİ A) Kİ-KARE DAĞILIMI VE ÖZELLİKLERİ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ DERGİSİ Cilt: 12 Sayı: 3 sh Ekim 2010

HAFTA 13. kadın profesörlerin ortalama maaşı E( Y D 1) erkek profesörlerin ortalama maaşı. Kestirim denklemi D : t :

MIXED REGRESYON TAHMİN EDİCİLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI. The Comparisions of Mixed Regression Estimators *

TRANSPORT PROBLEMI için GELIsTIRILMIs VAM YÖNTEMI

SEK Tahmincilerinin Arzulanan Özellikleri. SEK Tahmincilerinin Arzulanan Özellikleri. Ekonometri 1 Konu 9 Sürüm 2,0 (Ekim 2011)

ÇOK DURUMLU AĞIRLIKLANDIRILMIŞ BİLEŞENLİ SİSTEMLERİN DİNAMİK GÜVENİLİRLİK ANALİZİ

SEK Yönteminin Güvenilirliği Sayısal Bir Örnek. Ekonometri 1 Konu 11 Sürüm 2,0 (Ekim 2011)

İÇME SUYU ŞEBEKELERİNİN GÜVENİLİRLİĞİ

KIRIKKALE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ ÇOK KRİTERLİ KARAR VERME YÖNTEMLERİNDEN AHP VE TOPSIS İLE KAMP YERİ SEÇİMİ

VEKTÖRLER VE VEKTÖREL IŞLEMLER

Kİ-KARE TESTLERİ. şeklinde karesi alındığında, Z i. değerlerinin dağılımı ki-kare dağılımına dönüşür.

İDEAL OLMAYAN ŞEBEKE GERİLİMİ DURUMUNDA PQ TEORİ TABANLI PARALEL AKTİF GÜÇ FİLRE PERFORMANSININ İYLEŞTİRİLMESİ

dir. Bir başka deyişle bir olayın olasılığı, uygun sonuçların sayısının örnek uzaydaki tüm sonuçların sayısına oranıdır.

BÖLÜM 5 İKİ VEYA DAHA YÜKSEK BOYUTLU RASGELE DEĞİŞKENLER İki Boyutlu Rasgele Değişkenler

TEKNOLOJİ, PİYASA REKABETİ VE REFAH

ÜÇ BOYUTLU ÇAPRAZ TABLOLARDA LOGARİTMİK DOĞRUSAL ANALİZ: ÇOCUK İŞGÜCÜ DEĞİŞKENLERİ ARASINDAKİ ETKİLEŞİMLER

Sürekli Olasılık Dağılım (Birikimli- Kümülatif)Fonksiyonu. Yrd. Doç. Dr. Tijen ÖVER ÖZÇELİK

BİRDEN FAZLA GEZGİN ROBOTLA NESNE TAŞIMA İÇİN HAREKET PLANLAMA VE KONTROL

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ ÇOKLU SENSÖR ÇOKLU HEDEF TAKİBİ İÇİN POLİNOM ZAMANLI ALGORİTMA GELİŞTİRİLMESİ

Biyomedikal Amaçlı Basınç Ölçüm Cihazı Tasarımı

ENDÜSTRİNİN DEĞİŞİK İŞ KOLLARINDA İHTİYAÇ DUYULAN ELEMANLARIN YÜKSEK TEKNİK EĞİTİM MEZUNLARINDAN SAĞLANMASINDAKİ BEKLENTİLERİN SINANMASI

Rayleigh ve Weibull Dağılımları Kullanılarak Osmaniye Bölgesinde Rüzgar Enerjisinin Değerlendirilmesi

4.5. SOĞUTMA KULELERİNİN BOYUTLANDIRILMASI İÇİN BİR ANALIZ

Korelasyon ve Regresyon

Bulanık Mantık ve Yapay Sinir Ağları ile bir 3-3 Stewart Platformu nun Pozisyon Kontrolü

Kİ KARE ANALİZİ. Doç. Dr. Mehmet AKSARAYLI Ki-Kare Analizleri

Deprem Tepkisinin Sayısal Metotlar ile Değerlendirilmesi (Newmark-Beta Metodu) Deprem Mühendisliğine Giriş Dersi Doç. Dr.

ARAŞTIRMA MAKALESİ/RESEARCH ARTICLE TEK ÇARPIMSAL SİNİR HÜCRELİ YAPAY SİNİR AĞI MODELİNİN EĞİTİMİ İÇİN ABC VE BP YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI ÖZ

A İSTATİSTİK. 4. X kesikli rasgele (random) değişkenin moment çıkaran. C) 4 9 Buna göre, X in beklenen değeri kaçtır?

BÖLÜM 2 KISMİ DİFERANSİYEL DENKLEMLERİN SAYISAL ÇÖZÜMÜ

ĐZENCE Temel Kavram ve Prenspler Tez Problem Sınır Değer Problem Green Fonsyonu Tanımı Çözüm Yalaşımları Sonuçlar

Metin Madenciliği ile Soru Cevaplama Sistemi

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 7 Sayı: 1 s Ocak 2005

Fumonic 3 radio net kablosuz duman dedektörü. Kiracılar ve mülk sahipleri için bilgi

TÜRKİYE DEKİ 380 kv LUK 14 BARALI GÜÇ SİSTEMİNDE EKONOMİK YÜKLENME ANALİZİ

Mamografide Şüpheli Kitle Adayı Bölgelerin Belirlenmesi

RASGELE SÜREÇLER. Bir X rasgele değişkenin, a ve b arasında tekdüze dağılımlı olabilmesi için olasılık yoğunluk fonksiyonu aşağıdaki gibi olmalıdır.

YÖNETİM VE EKONOMİ Yıl:2006 Cilt:13 Sayı:1 Celal Bayar Üniversitesi İ.İ.B.F. MANİSA

BÖLÜM 11 İKİ-BOYUTLU PANEL YÖNTEMLERİ

En Küçük Etkili Doz Düzeyini Belirleme Yöntemlerinin Karşılaştırmaları

Farklı Varyans. Var(u i X i ) = Var(u i ) = E(u i2 ) = σ i2. Eşit Varyans. Hata. Zaman

OLASILIĞA GİRİŞ. Biyoistatistik (Ders 7: Olasılık) OLASILIK, TIP ve GÜNLÜK YAŞAMDA KULLANIMI

PARABOLİK KISMİ DİFERANSİYEL DENKLEMLER İÇİN İKİ ZAMAN ADIMLI YAKLAŞIMLAR ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA. Gamze YÜKSEL 1, Mustafa GÜLSU 1, *

ENERJİ. Isı Enerjisi. Genel Enerji Denklemi. Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyon Kocatepe Üniversitesi 2007

Epilepside EEG Tabanlı Entropi Değişimleri

Piyasa şartları, üretim yapan firmaları daha ucuz, daha

Calculating the Index of Refraction of Air

Servis Amaçlı Robotlarda Modüler ve Esnek Boyun Mekanizması Tasarımı ve Kontrolü

Transkript:

Taşıyıcı Robotların Algılama Belrszlğnde Parçacı Süzgeç Başarım Analz Halû Bayram, Ayşın Ertüzün 2, H. Işıl Bozma 2 Aıllı Sstemler Laboratuvarı Sstem ve Kontrol Mühendslğ 2 Eletr ve Eletron Mühendslğ Bölümü Boğazç Ünverstes, İstanbul hbayram@boun.edu.tr, ertuz@boun.edu.tr, bozma@boun.edu.tr Özetçe Bu bldrde, geometr olara sadeleştrlmş yerleştrme problemnn hatalı algısal ver durumu ncelenmetedr. Senaryoda, 2 boyutlu çalışma ortamında br robot ve taşınaca parçalar vardır. Robotun ve/veya parçaların gerçe ve ölçülen onum blgler arasında far robot hareetnn düzensz olmasına veya çarpışmalara yol açablmetedr. Bu yüzden, robot ve parçaların onum blglern yan durum blglern yüse dereceden doğrusal olmayan sstem göz önünde tutara estrme geremetedr. Çözüm parçacı süzgeç (PS) ullanılara gerçeleştrlmştr. PSler doğrusal olmayan ve/veya gauss olmayan ortamlarda özynel Bayesç süzgec gerçeler. Parçaların modeller doğrusal olduğundan parçalar çn yalaşım Kalman süzgecne dönüşür. İl olara, robotun dnam model ve ölçüm model algılasal verde hataları çerece şelde düzenlenmş, sonra onum estrmn yleştreblme çn PS ullanılmıştır. Robot hareetnde düzelmeler ve çarpışma sayısında düşüş blgsayar deneyleryle doğrulanmıştır. Cramer-Rao alt sınır ullanılara sstemn uramsal olara da başarımı ölçülmüştür.. Grş Bu bldr yerleştrme problemn [] -geometr sadeştrmeler yapara [2] ve algısal blgnn tam doğru olmadığını abul edere - ele almatadır. Bu senaryoda, boyutlu çalışma ortamında ds şelnde br robot ve bu robot tarafından hareet ettrlece parçalar bulunmatadır. Robotun görev tüm parçaları stenlen hedef onumlara yerleştrme olara tanımlanmıştır. Parçalara dışarıdan br müdahale olmayacağı garants verlmedğnden, robotun tepn br stratej uygulaması geremetedr. Yapay potansyel şlevlere dayanan gerbeslemel olay-güdümlü br yalaşım [2] de gösterlmştr. Bu bçmsel algortma varsayım üzerne urulmuştur : robot () tüm parçaların onum blglerne, ve () end elem pozsyon blglerne tam olara sahptr. İy blndğ üzere, gerçe uygulamalarda, algısal ölçümler opt odlayıcılardan ve amera tabanlı görme sstemnden ger beslendğnden - bu blgler algısal hatalara sebep olablr - yapılan varsayımlar gerçele örtüşmeyeblr. Robotun gerçe ve ölçülen onum blgler arasında far düzgün olmayan hareetlere ve hatta çarpışmalara yol açablr. Bu nedenle, robot bahsettğmz durumda gb sadece ham algısal verye bağlı olara çalışamaz, ve onum blgsn estrmes geremetedr. Bu bldrnn atısı algısal hatayı göz önüne alara PSler le yapay potansyel şlevlere dayanan tepn stratejler tümleştrmetr... İlgl Çalışmalar Tepnlğ sağlayablme çn yapay potansyel şlevlere dayanan br yalaşım [3] ve [4] de gösterlmştr. Faat, yapıları stenmeyen yerel mnmadan olumsuz etlendğnden ve bundan dolayı stenlen hedef onumlara yaınsamayı garant edemedğnden ullanımları sınırlı almıştır. Devamı olan br çalışmada, datle oluşturulmuş şlevler sayesnde bu olumsuzluğun üzernden gelnebleceğ gösterlmştr. Geznm şlevlern global yaınsama özelllernn olduğu gösterlmş ve [5] de hareet etmeyen engeller arasında robot geznm durumu çn bu özelll br yapı sunulmuştur. Yalaşım, sonra, doğrusal parça taşıma ve terar-düzenleme problemler çn genelleştrlmştr. Br gerbesleme ontrol brm ales çnde ardışı anahtarlamalar yapara, yaınsamanın veya sonlardırmanın sağlanableceğ br plan oluşturulablmetedr [6]. İ boyutta gerçe br uygulama, [2] de verlmş ve değşen ortamlarda bu yalaşımın ararlılığı gösterlmştr. Anca yapılan tüm çalışmalarda algısal blgnn gürültüsüz ve dolayısıyla hatasız olduğu varsayımı yapılmıştır. Halbu robot uygulamalarının çoğunda, algılayıcıların doğal özelllernden dolayı gürültülü ver letrler. Dolayısı le, gürültüye arşı dayanılılı öneml br meseledr. Dnam sstemn durumlarını estreblme çn olasılısal br yalaşım olara PSler ler sürülmüştür. Yüse derece doğrusal olmayan problemler çnde bu yalaşım ullanılmıştır [7], [8]. Ardışı önem terar örnelemes (SIR), Yardımcı önem terar örnelemes (ASIR) ve Düzenlenmş Parçacı süzgec (RPF) gb braç değş şelde PSler ardışı önem örneleme (Sequental mportance samplng- SIS) algortmalarının genel br çatısı altında tanıtılmışlardır [9]. Robot problemlerne uygulanmaları br ço araştırmacı tarafından ncelenmştr [0], [], [2]. [3] ve [4] çalışmalarımızda PSlern parça taşıma problemne uygulası yapılmıştır. Farlı gürültü ve görev zorluğu senaryolarında yapılan benzetm sonuçlarına göre robot hareetnde ve çarpışma sayısında öneml yleşmeler elde edlmştr. Bu çalışmamızda, elde edlen yleşmenn Cramer- Rao alt sınırı ullanara, uramsal analz sunulmatadır.

.2. Problem Tanımı Hareet yeteneğne sahp br robot boyutlu br çalışma alanında hareet ablyet olmayan parçalar le brlte bulunmatadır. Ölçüm gürültüsünden dolayı tüm onum blgler hatalı olara elde edleblmetedr. Robot, bu hatalı verye dayanara, br parçayı taşıma çn seçece, tüm parçalar hedef onumlara yerleştrlene adar, parça taşıma şlem devam edecetr..3. Yöntem Yöntemmz gerbeslemel olay güdüm yalaşımının PS le tümleştrlmesne dayanmatadır. İl olara, robotun dnam modelne algı hataları dahl edlmştr. Sonra, robotun ve parçaların yleştrlmş onum estrmlern elde etme çn PS ullanılmıştır. Olasılı yoğunlu fonsyonu (oyf) ullanara robotun onumu güncellenmetedr. Parçalar endler sabt oldularından, PS Kalman süzgecne ndrgeneblr. Bu Kalman süzgeç le parçaların da onum estrmler yleştrlmetedr. 2. Gerbesleme Olay Güdümlü Parça Taşıma Gerbesleme olay güdümlü parça taşımanın matematsel bçm şöyledr [2]: Her parça P = {,, p}, p Z +, merez b R 2 ve yarıçap ρ R blgs le tanımlanır. Tüm parçaların durum vetörü b R 2p, b = P P b e olara tanımlanır. e R p brm vetörlerdr. Robotun amacı herbr parçayı g R 2 hedef onumuna ulaştırmatır. Tüm hedef onumlarını çeren vetör g R 2p, g = P P g e olara belrtlr. Robot merez r R 2, tutucunun x esen le yaptığı açı θ ve yarıçap ρ r Z + blgler le ntelendrlr. Genşletlmş robot durum vetörü r a = [r θ] T dr. Problem aşağıda urallar le çözülmüştür: Herbr parça çn, aşamalı br altgörev atanır : ) parça-eşle: Robot parçayı almaya gdyor, ) parça-taşı: Robot parçayı hedef onuma taşıyor. Aynı anda br altgörev şletlr. Altgörevler brbrleryle yarışır haldeler ve robot aclyet ölçütüne göre br altgörev seçer. 2.. Parça Eşleme Eşleme ontol uralları ϕ : R 2 R 2p R, P düzgün saler değerl eşlemlern derlem le tanımlanır. Her ϕ şelnde tanımlanır: ϕ (r, b) = γ 2 (r, b) β r(r, b) γ : R 2 R 2p R robot le parça arasında öld uzalığının aresdr. β : R 2 R 2p R engel fonsyonu β (r, b) = Q P r b 2 (ρ r ρ ) 2, P olara tanımlanır. 2 Z + sabt değer uygun şelde seçlmş postf br tamsayıdır. Robotun parça e hareet aşağıda dnam sstem le yönlendrlmetedr: ṙ = D rϕ (r, b) 2.2. Parça Taşıma Robot parça y eşledğ zaman, robot-parça brleş yapısı genşletlmş uzayda, SE(2), te br vücud gb hareet eder. Parça n onum vetörü» b, genşletlmş durum vetörüne r a cosθ bağlı olara b = r + d şelnde tanımlanır - d robot snθ le eşlenmş parça arasında eşleşme uzalığıdır. Kontrol uralları ψ : SE(2) R 2p 2 R, P düzgün saler değerl eşlemlern derlem le tanımlanır: ψ (r a, b ) = γ 3 (r a, b ) β (r a, b ) b eşlenmş parça dışında dğer parçaları çeren durum vetörüdür b = {b,..., b, b +,..., b p}. Parametre 3 Z + poztf br tamsayı seçlr. γ : SE(2) R 2p 2 R fonsyonu şmd onum le hedef onum arasında Öld uzalığın ares toplamıdır:» γ(r a, b ) = cosθ 2 j r + d X g + b j g j 2 snθ P β : SE(2) R 2p 2 R, P şlev engeller odlar: β (r a, b ) = j Y j P " r + d» cosθ snθ ˆ r bj 2 (ρ r ρ j) 2 b j 2 (ρ ρ j) 2 # Robotun parça y taşıma hareetnn tanımı: 2.3. Sonra Parça ṙ a = D ra ψ (r a(t), b (t)) Robot reabet halnde olan altgörevler arasından ndes değerl h : R 2p P fonsyonu yardımıyla seçm yapar: h(b) = arg max P I 2 e T D b φ(b) Bu fonsyon b nn bleşenlernden φ üzernde en d nş yönüne sahp olanı seçer. φ : R 2p R fonsyonu φ(b) = `γ (b)/β(b), Z + olara tanımlanır. γ : R 2p R term γ(b) = b g 2, payda β : R 2p R parça çftlern engel fonsyonu olara belrtmetedr, β(b) = Q Q j> j P b bj 2 (ρ ρ j) 2. P 3. Durum ve Gözlem Modeller 3.. Robot Hareet Durum ve Gözlem Model Robotun t anında durumu r(t) le fade edlmetedr. η ve ν dnam ve ölçüm gürültüsünü gösteryor. Her gürültünün Gauss η N(0,Σ η), ν N(0,Σ ν) olduğu ve orta değtnt matrslernn blndğ varsayılmıştır. Gürültülü ölçümler altında, parça-eşle aşaması durum dnamğne gürültü dahl edlr: ṙ(t) = D rϕ (r(t), b(t)) + η(t)

parça-taşı aşamasında, benzer şelde sstem dnamğ le gürültü brleştrlr: ṙ(t) = D ra ψ (r a(t), b (t)) + η(t) Ölçüm gürültüsünden dolayı, robot durum vetörü r doğrudan blnemez. Artı, r durum vetörü yerne, bunun gürültülü hal olan z ye sahbz. z(t) = r(t) + ν(t) 3.2. Parça Durum ve Gözlem Model Parçalar robot tarafından taşınmadığı sürece sabt oldularından, parçaların durum model doğrusaldır. Sstem model aşağıda gbdr: b (t) = η(t) Benzer şelde, b nn sadece gözlemlerne z b sahbz. z b (t) = b (t) + ν(t) 4. Parçacı Süzgeç le Belrszl Azaltımı PS, MCMC (Marov Chan Monte Carlo) yöntemn ardışı olara gerçeleştren br Bayes süzgecdr. Doğrusal olmayan ve/veya Gauss olmayan sstemlerde, sınırlı sayıda örneler ve onlar le lşlendrlmş ağırlılar ullanara, sonsal oyf ye yalaşılar [7]. r(t) t = t de ayrılaştırılara r elde edlr. PS ullanılara r nn estrm olan ˆr hesaplanır. Bu z(t) den örneler, z, alara p(r z ) olasılı yoğunlu fonsyonuna ynelemel br yalaşımla yaınsamayla sağlanır. İ aşama vardır: öngörü ve güncelleme. Öngörü aşamasında, ˆr önce gözlemlerden estrlr. Ardından, p(r z ) sonsal oyf elde edlen yen ölçümlerle güncellenr. Sonsal dağılım her zaman çn N tane parçacı r =,..., N ve her parçacığın ağırlığı w le temsl edlr: NX p(r z ) wδ(r r) () = N gderen, gerçe sonsal oyf na yaınsanır [7]. Önem örneleme ullanılara ve normalze edlere ağırlılar güncellenr: w w p(z r)p(r r ) q(r r 0:, z 0:) Durum denlem, durum geçş olasılığını p(r r ) tanımlamatadır. Ölçüm denlem se olablrlğ p(z r ) belrtmetedr. q(r r 0:, z 0: ) se önem veya öner yoğunlu fonsyonunu temsl etmetedr. Performans açısından bu fonsyonun seçm ço önemldr. En y önem fonsyonu aşağıda gösterlmştr [8]: q(r r 0:, z 0: ) opt = p(r r, z ) (2) = p(z r, r )p(r r ) p(z r ) (3) Bu önem fonsyonu ağırlıların değşntlern r 0: ve z 0: ye oşullu olara en aza ndrger [0]. p(r r, z ) Tablo : Ardışıl Önem Tearr-örneleme PS. İllendrme r N(r ; z 0, Σ ν), =,...,N 2. Optmal önem dağılımdan örneleme r N(r ; m, Σ ), =,...,N Parçacılara ağırlı ata, w 3. Normalze edlmş önem ağırlılarını hesapla h w = w /TOPLA w N = 4. Etn örneleme değern N etn hesapla 5. EĞER N etn < N es Terar-örneleme yap r, w N h r =T-Ö =, w N = 6. Kestrm yap ˆr 7. Kestrlmş ˆr ullanara sstemn benzetmn yap 8. Adım-2 ye gt yoğunlu fonsyonundan örneleme yapılablmes ve p(z r ) nn hesaplanablmes geremetedr. Durum ve gözlem modellernde gürültülern Gauss η N(0, Σ η), ν N(0,Σ ν) olduğu ve orta değşnt matrslernn blndğ varsayımı altında, en y önem yoğunlu fonsyonu p(r r, z ) ve p(z r ) Gauss dağılımlıdır: p(r r, z ) = N(r ; m, Σ ) Σ = Σ η + Σ ν m = Σ `Σ t η f + Σ ν z p(z r ) = N(z ; f, Σ η + Σ ν) (4) j R Drϕ (r, b )dt f = R D ra ψ (r a, b )dt eğer durum = parça eşle eğer durum = parça taşı Denlem (3) te fade edlen önem fonsyonu denlem (2) de yerne oyulur: w w p(z r ) (5) anında ağırlılar hesaplanır ve parçacılar anına yayılmadan önce, ağırlılar P w = olaca şelde normalze edlr. Eğer gerelyse, p(r z ) den bağımsız özdeşçe dağılmış örneler elde edeblme çn terar-örneleme yapılablr. PS n sözde program tanımı Tablo de verlmştr. Tablo n 5. aşamasında terar-örneleme (T-Ö) yapılmazsa, yozlaşma olayı olara blnen parçacıların çoğunun 0 a yaınsaması yaşanacatır. Bundan dolayı, süzgeç artı gürültülü gözlemlerden ˆr estremyecetr. Yozlaşma bell br sevyeye geldğnde, yan N etn değer eş sevyesnn N es altına düştüğünde, parçacılar üzernde terar-örneleme yapılır. [5] da verlen etn örne değernn N etn yalaşı değer: N etn = P N (6) = (w )2 N = den w Terar-örneleme aşamasında, N parçacı r olasılı le alınır. 5. aşamada sstemat terar örneleme [7] ullanılmıştır.

.0.0.009.008.007.006.005 dry görev zorlugu.004 20 25 30 (a)..05 0.95 0.9 h gorev zorlugu 0.85 20 25 30 (b)..08.06.04.02 dry görev zorlugu 20 25 (a) 30 h gorev zorlugu.35.3.25.2.5. 20 25 (b) 30 Şel : Performans ölçütler - görev zorluğu, düşü gürültü Şel 2: Performans ölçütler - görev zorluğu, orta gürültü 5. Deneyler İl olara yalaşımımızın başarımı br dz benzetm le değerlendrlmştr. Bu çalışmalarda 6 parça ullanılmıştır. Her br deney çn 0 rasgele başlangıç düzenleşm ullanıldı. Görev zorluğu parçaların hedef onumlarının ne adar yaın olacağı le ölçülmetedr ve zorlu = (00`p 2 /log β), sayıl şlev β = Q (,j) P ˆ g g j 2 (ρ ρ 2 j) olara tanımlanır [2]. Bu zorlu ölçütüne bağlı olara, zorlu = 23 çn olay (K), zorlu = 26 çn orta (O) ve zorlu = 30 çn zor (Z) olma üzere görev zorluğu üç sınıfa ayrılmıştır. Ölçüm gürültü sevyes şaret-gürültü oranına (SNR-Sgnal to Nose Rato) göre düşü gürültü (değşnt= 0.2), orta gürültü (değşnt=.0) ve yüse gürültü (değşnt= 5.0) olara belrlenmştr. Dnam gürültü değşnts 0.06 dır. Başarımı değerlendreblme çn, önce farlı gürültü sevyelernde süzgeç ullanmadan deneyler yapıldı. Ardından, deneyler 00 parçacı sayısı çn terarlandı. Başarım ölçütü çn: düzgelenmş robot yolu (dry) ve onumsal hata (h) ullanılmıştır. dry ve h değerler gürültüsüz durumda değerler le normalze edlmştr. Bundan dolayı, bunların değerlernn e yaın olması deal şartlarda başarıma benzerlğ göstermetedr. Bu ölçütler aşağıda verlmştr: Düzgelenmş robot yolu (dry): R tf ṙ 0 (t) dt dry = P P r(0) b(0) (ρ + ρr) + P (,j) P Burada t f görev süresn temsl etmetedr. Konumsal hata (h): h = p X P g gj (7) ρ b (t f ) g (8) Şellerde, her ver notası terarlanan 0 deneyn ortalamasıdır. Her döngü adımında, urtoss.5 le 2 arasında değşen değerler almatadır. Dolayısıyla, sonsal oyf süper Gauss dağılımına sahptr. Bu, yüse dereceden doğrusal olmayan sstemmzde gelenesel Kalman süzgeçlernden yararlanılamayacağını gösterr. Düşü gürültü sevyesnde, PS ullanılara üçü br lerleme gözlenmetedr. Görev zorluğunun artmasıyla başarımda değşm olmuyor. Orta ve yüse sevyede gürültülerde, dry ve h değerlernde date değer br düşüş gözlenmetedr..2.5..05 dry görev zorlugu 0.95 20 25 (a) 30.8.6.4.2 PS ullanlmad PS 00 parçac h gorev zorlugu 20 25 30 (c) Şel 3: Performans ölçütler - görev zorluğu, yüse gürültü 6. Kestrm Başarısının Kuramsal Analz Sstem dnamğ ayrı zamanda τ zaman adımı le Euler yalaşılaması ullanılara elde edld. Burada f şlev şu şelde tanımlanır: j r τd rϕ (r, b ) f(r ) = r a τd ra ψ (r a, b ) r + = f(r ) + η (9) ff,parça eşle,parça taşı Br estrc veya süzgecn uramsal başarımının blnmes önemldr. Doğrusal olmayan süzgeç çn elde edleblece en y hata başarımı Cramer-Rao alt sınırı (CRAS) ullanılara tanımlanablr. Hata orta değşnt matrs J CRAS Fsher blg matrsnn tersdr. Sstem dnamğnde gürültü az olduğundan, bu gürültü hmal edlere lgl matrs aşağıda forma ndrgenr ve özynel olara şu şelde hesaplanır [6]: J + = F T J F + Σ m (0) F, f şlevnn gerçe r de hesaplanan Jacoban matrsdr. h T F = r f T (r ) () r durum vetörü bleşenlernn CRAS değer, J blg matrsnn tersnn öşegen elemanlardır ve aşağıda gb hesaplanır: q CRAS = J [, ] + J [2, 2] (2)

Ortalama Karesel Konumsal Hata (cm) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 Gözlem PS CRAS esle2 tas2 esle tas esle0 tas0 Ortalama Karesel Konumsal Hata (cm) 4 3.5 3 2.5 2.5 Gözlem PS CRAS esle2 tas2 esle tas esle0 tas0 0. 0.5 0 50 00 50 200 250 Zaman 0 50 00 50 200 250 Zaman Şel 4: CRAS - PS, düşü gürültü Şel 6: CRAS - PS, yüse gürültü Ortalama Karesel Konumsal Hata (cm).6.4.2 0.8 0.6 0.4 0.2 Gözlem PS CRAS esle2 tas2 esle tas esle0 tas0 50 00 50 200 250 Zaman oyuna dayalı ger-beslemel br yalaşım ullanılmıştır. Önce çalışmadan farlı olara, algısal vernn tam olduğu varsayımı yapılmamıştır. Dnam ve ölçüm modellerne gürültü elenere yenden düzenlenmştr. Elde edlen sstem hem doğrusal olmayan hem de doğrusal parçaya sahptr. Durumlar parçacı ve Kalman süzgeç ullanara estrlmştr. Deneyler ve CRAS uramsal analz robotun hareetlernde ve onumsal hatada yleşme olduğunu göstermetedr. 8. Teşeür Bu çalışma Boğazç Ünverstes 05A202 odlu BAP Projes ve DPT 03K20250 tarafından destelenmştr. İl yazara TÜBİTAK-BAYG programından burs sağlanmıştır. Şel 5: CRAS - PS, orta gürültü J [, j], blg matrsnn tersnn j.nc elemanı göstermetedr. Şel 4, 5 ve 6 da görüldüğü gb PS yüse gürültüde alt sınıra daha ço yalaşmıştır. Bu sonuçlar görev zorluğu zor ve 3 parçalı düzenleşm ve parçacı sayısı 00 ullanılara elde edlmştr. Şellerde görüldüğü üzere PS, gürültünün artmasıyla yleştrme oranında br azalma olmamatadır. Bu da PSlern gürültüye arşı ararlılığını göstermetedr. parça-taşı aşamasında CRAS sevyes parça-eşle aşamasında elde edlenden daha ço pürüzlüdür. Bu, parça-taşı aşamasında sstem dnamğnn parça-eşle aşamasındanden daha armaşı olmasından aynalanmatadır. 7. Sonuçlar Bu çalışmada, algı hatası durumunda, parça yerleştrme problemnn ger-beslemel hal gerçelenmştr. 2 boyutlu ortamda bulunan robot parçaları stenlen hedef onumlara ulaştırmaya çalışmatadır. Parçaların onumlarında değşller olableceğnden, yapay potansyel fonsyonlara ve şbrlsz 9. Kaynaça [] J.E. Hopcroft, J.T. Schwartz ve M. Sharr, On the complexty of moton plannng for multple ndependent objects: PSPACE-hardness of the warehouseman s problem, Int.J. Robot. Res., Vol. 3, No. 4, sf. 76-88, 984. [2] C.S. Karagöz, H.I. Bozma ve D.E. Kodtsche, Feedbacbased event-drven parts movng, IEEE Trans. Robotcs, Vol 20, No. 6, sf. 02-08, 2004. [3] O. Khatb, Real Tme Obstacle Avodance for Manpulators and Moble Robots, Int. J. of Robotcs Research, Vol. 5, No., sf. 90-99, 986. [4] D.E. Kodtsche, The Applcaton of Total Energy as a Lyapunov Functon for Mechancal Control Systems, n Control Theory and Multbody Systems, Amercan Mathematcal Socety, sf. 3-58, 989. [5] E. Rmon ve D.E. Kodtsche, Exact Robot Navgaton Usng Artfcal Potental Functons, IEEE Trans. on Robotcs and Automaton, Vol.8, No.5, sf. 50-58, 992. [6] H. I. Bozma ve D. E. Kodtsche, Assembly as a Noncooperatve Game of ts Peces: Analyss of D Sphere Assembles, Robotca, Vol. 9, sf. 93-08, 200.

[7] M.S. Arulampalam, S. Masell, N. Gordon ve T. Clapp, A tutoral on partcle flters for onlne non-lnear/non- Gaussan Bayesan tracng, IEEE Trans. Sgnal Processng, vol. 50, no. 2, sf. 74-88, 2002. [8] A. Doucet, S. Godsll ve C. Andreu, On Sequental Monte Carlo samplng methods for Bayesan flterng, Statstcs and Computng, Vol. 0, No. 3, sf. 97-208, 2000. [9] B. Rystc, S. Arulampalam, N. Gordon, Beyond Kalman Flter partcle Flter for Tracng Applcatons, Artech House, Boston, 2004. [0] F. Dellaert, D. Fox, W. Burgard ve S. Thurn, Monte Carlo localzaton for moble robots, Proc. IEEE Int. Conf. on Robotcs and Automaton (ICRA), 999. [] S. Thrun, Partcle Flters n Robotcs, Proc. UAI, sf. 5-58, 2002. [2] F. Gustafsson, F. Gunnarsson, N. Bergman, U. Forssell, J. Jansson, R. Karlsson ve P. Nordlund, Partcle Flters for Postonng, Navgaton and Tracng, IEEE Trans. on Sgnal Processng, Vol. 50, No. 2, sf. 425-437, 2002. [3] H. Bayram, A. Ertüzün ve H.I. Bozma, Reactve Rearrangement of Parts under Sensor Inaccuracy: Partcle Flter Approach, Proc. IEEE Int. Conf. on Robotcs and Automaton (ICRA), sf. 2029-2034, 2006. [4] H. Bayram, A. Ertüzün ve H.I. Bozma, Doğrusal Olmayan Sstemlerde Algılama Belrszlğnn Parçacı Süzgeçler le Azaltılması, 4. IEEE Snyal İşleme ve İletşm Uygulamaları Kurultayı (SIU), 2006. [5] J.S. Lu ve R. Chen, Sequental Monte Carlo Methods for Dynamcal Systems, J. Amer. Statst. Assoc., Vol. 93, sf. 032-044, 998. [6] A. Doucet, N. de Fretas ve N. Gordon, Sequental Monte Carlo Methods n Practce, Spnger Verlag, 200.