Search

Günümüzde konum belirleme denilince akla gelen ve uzaydan aktarılan sinyalleri kullanarak işlenmesinde ve analiz edilmesinde yardımcı olan GPS+GLONASS+GALILEO ve diğer uydu sistemleri sayesinde konumlandırma işlemi gerçekleştirilmektedir. Uzaydaki uydu tabanlı sistemlerin artması ile daha hassas ve doğruluğu yüksek konumlandırma yapılabilmektedir. Ayrıca sürekli gözlem yapan referans istasyonları (CORS) ile birlikte de konum belirleme işlemleri ekonomik, hızlı, anlık ve cm mertebesinde doğrulukla gerçekleşmektedir. Bu çalışma kapsamında uygulama bölgesindeki ağaçlık alanda iki nokta, yapılaşmış alanda iki nokta ve diğer bölgede iki nokta (hem ağaçlık alandan hem de yapılaşmış alandan biraz uzaktaki bölgelerde) olmak üzere toplam 6 nokta belirlenmiştir. Sinyal Yansıması etkisinin yoğun olduğu hem yapılaşmış hem de ağaçlık alanda sürekli gözlem yapan referans istasyonları kullanılarak gerçekleştirilen gerçek zamanlı kinematik konum belirleme uygulamalarının doğrulukları analiz edilmiştir. Altı nokta için 02.11.2017, 03.11.2017, 04.11.2017 ve 05.11.2017 tarihlerinde Sanal Referans İstasyonu ve Lineer Alan Düzeltme Teknikleri ile ölçümler yapılmıştır. Bu ölçümlere ilaveten 4.11.2017 tarihinde ağaçlık ve yapılaşmış alandaki noktalarda 2’er saat, diğer noktalarda 1’er saatlik statik ölçümler gerçekleştirilmiştir. Total Station ile de yatay-düşey açı, yatay mesafe, alet yüksekliği ve işaret yükseklikleri ölçülmüştür. Daha sonra yapılan bu ölçümlerden elde edilen koordinat farkları, mesafe farkları, uydu sayıları ve karesel ortalama hata değerlerine göre analiz yapılmıştır. Yapılan bu analiz ve değerlendirmede, tamsayı belirsizliğinin çözülmüş olmasına dikkat edilmiştir. GPS+GLONASS uydularının ve Küresel Uydu Seyrüsefer Sistemi Alıcısının Z-Blade sinyal işleme teknolojisinin etkisiyle yatay koordinatlardaki farkları ± (1 mm - 4,5 cm) aralığında, yükseklik değerlerindeki farkları ise ± (5 cm - 30 cm) aralığında elde edilmiştir. Ayrıca da istatiksel test ile de bu farkların anlamlılıkları incelenmiştir.

The positioning process is determined by GPS (Global Positioning System)+GLONASS (Global Navigation Satellite System)+GALILEO (Galileo Navigation System) and other satellite systems that help in processing and analysing by using transmitted signals from space and which comes to mind as the positioning system at the present time. More precise and highly accuracy positioning can be achieved with the increase of satellite based systems in the space. Moreover, the positioning operations are taken place economic, fast, real time and cm-level accuracy with continuously operating reference stations and is played an important role in various fields of usage such as civil, scientific and military. Accuracy of real time kinematic positioning applications using reference stations is analysed for both urban and forested areas which are satellite views are not or less, multipath effect is intense. Six points has assigned in the study area. These points have been determined two points in the built-up areas, other two points in the forestland and others two points are that little far in the built-up areas and forestland. These six points were measured on November 2th 2017, on November 3th 2017, on November 4th 2017 and on November 5th 2017 with VRS (Virtual Reference Station) and FKP (Flachen Korrektur Parameter) techniques. Static measurements were made 2 hours for points in the forestland and built-up area and 1 hour for other points. Horizontal, vertical angle, horizontal distance, tool height and mark height were measured with Total Station. Later, in these measurements coordinate differences, distance differences, satellite numbers and RMS (Root Mean Square) values have analysed and evaluated. It has been noted that the integer ambiguity has been resolved in this evaluation. The obtained horizontal differences between VRS and Static survey are +/- (1 mm-4.5 cm) and the height differences obtained +/- (5-30 cm). And this differences determined that an error can be made with effects of GPS+GLONASS satellites and GNSS receiver's Z-Blade signal processing technology. In addition, the significance of these differences was examined by statistical test.

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016, Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2016, Yetmişli yılların başlarından itibaren insansı robotların mühendislik alanındaki araştırmaları artan bir ilgiyle devam etmektedir. Temel olarak insansı robotların insanların günlük yaşamlarına dahil olup yaşam kalitelerini arttırmaları beklenmektedir. İnsansı robotların talep edilmesindeki en önemli unsur mekanik yapılarından kaynaklı olan yüksek hareket kabiliyeti kapasiteleridir. İnsansı robotlar insanların günlük yaşam uygulamalarını gerçekleştirmede kullanılabilecek en uygun mekanizmalardan bir tanesi olarak kabul edilmektedir. İnsansı robotlar mekanik yapılarından dolayı oldukça yüksek hareket kabiliyetine sahip olsalarda mevcut insansı robotlar bu kabiliyetin çok az bir kısmını kullanabilmektedirler. İnsan hareketlerinin iyi bir şekilde anlaşılamamış olması ve basitleştirilmiş model ve kontrolörlerin kullanılması insansı robotların hareket yeteneklerini kısıtlayan başlıca etmenlerdir. Bu tezde insansı robotların hareket yeteneklerinin geliştirilmesi hedeflenmişitir. Bunun için insansı robotların tüm vücut dinamik modeli elde edilmiş ve insanların günlük yaşamlarında yaptıkları davranışları gerçekleştirebilmelerini sağlayacak gelişmiş kontrolörler tasarlanmıştır. Bu tez 6 bölümden oluşmaktadır. Her bir bölümün içeriği aşağıda açıklanmaktadır. İlk bölümde tez ile ilgili temel kavramlar açıklanmış, tezin amacı ve motivasyon kaynakları belirtilmiş, literatür özeti verilmiş, problemin tanımı yapılarak önerilen çözümler açıklanmıştır. İkinci bölümde insansı robotların kontrolünde kullanılan kontrolörler açıklanmıştır. Bu tezde bozucu gözetleyici tabanlı kontrolörler dayanıklı kontrolün ve sensörsüz kuvvet kontrolünün elde edilmeleri için kullanılmıştır. Üçüncü bölümde insansı robotların tüm vücut dinamik modeli elde edilmiştir. Tüm vücut dinamik model elde edilirken kayan nokta dinamiği kullanılmıştır. Geleneksel dinamik modellere kıyasla kayan nokta dinamiği tabanlı yaklaşımın temel avantajı insansı robotlar için sürekli yapıya sahip bir dinamik modelin elde edilebilmesine olanak sağlamasıdır. Bu bölümde dinamik model nümerik ve analitik tabanlı iki farklı yöntem kullanılarak elde edilmiştir. Elde edlen dinamik model ve MATLAB’ın sanal gerçeklik araç kutusu (Virtual Reality Toolbox) kullanılılarak yeni bir simülatör tasarlanmıştır. Dördüncü bölümde insansı robotların alt vücut kontrolü üzerinde durulmuştur. Alt vücut kontrol uygulamalarında iki bacaklı yürüyen bir mekanizma kullanılmıştır. İki bacaklı robot statik ve dinamik yürüme algoritmaları kullanılarak kontrol edilmiş ve tasarlanan simülatör kullanılarak benzetim sonuçları sunulmuştur. Ayrıca iki bacaklı robotun engebeli bir yüzeyde dinamik yürüme kontrolü gerçekleştirilmiştir. Beşinci bölümde insansı robotların tüm vücut kontrolü üzerinde durulmuştur. Üst vücut kontrolü serbest ve kısıtlı hareket kontrolleri olmak üzere iki temel bölümde incelenmiştir. Serbest hareket kontrolünde robot kolları çevre ile etkileşime girmezken kısıtlı hareket kontrolünde robot kolları bir nesne ile temas halindedir. Serbest hareket kontrolünde robot kolları için bağımsız yörüngeler tasarlanmıştır. Robot kollarının yörüngeleri kullanılarak dinamik yürümenin kararlılığı iyileştirilmiştir. Kısıtlı hareket kontrolünde robotun bilinmeyen bir nesne ile etkileşime girmesi incelenmiştir. Güvenli kontak kontrolü ve bilinmeyen bir nesnenin ittirilmesi ile ilgili simülasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. İnsansı robotların hareket kabiliyetlerini insanların hareket yeteneklerini kullanarak arttırmak için çift taraflı kontrol yapısı önerilmiştir. Bir çok farklı uygulamada kullanılabilecek iki farklı çift taraflı kontrol yapısı sunulmuştur. Altıncı bölümde sonuçlar ve öneriler verilmektedir., Humanoid robots are one of the most popular research topics in the robotic society since their mechanisms have high capabilities to perform dexterous and versatile tasks in human environments. With the improving computer technology in the early of 70s, humanoid robots have been extensively studied due to their several superiorities such as adaptation abilities to human environments and performing tasks that people can do and even tasks that people are unable to do. Humanoid robots have high potentials to improve the quailty of humans’ lives, e.g., they can be used to take care of kids and/or old people and perform tasks in a hazardous environment, in which humans are not willing to work, such as Fukushima Nuclear Plant and Soma mine pit. The main motivations behind the humanoid researches can be stated as follows: against wheel and caterpillar, humanoid robots can locomote in a discontinous terrain efficiently; the mechanisms of humanoid robots are very suitable to perform general tasks in human environments; it can be implemented into several different fields such as military and entertainment; psychological factors in human-robot interaction and so on. Besides, humanoid researches provide deep insight into the nature of humans’ motions which can be used to design new mechanisms that can help humans, e.g., human support systems are used to improve the motion skills of old and/or disabled people. Although humanoid robots have high capabilities to perform complex tasks in human environments and there are several motivation sources, which are explained above, behind the humanoid researches, the existing ones are still far away from being a part of our daily life due to some challenging issues such as safety. Humanoid robots should be able to adapt to unknown environments to perform dexterous and versatile tasks in human environments. For instance, humanoid robots are generally walked on even terrains; however, human environments include uneven terrains as well. Bipedal locomotion has been widely studied in humanoid researches; however, upper body control of humanoid robots is as important as lower body control to perform humans’ daily life activities. For instance, holding a glass of water, showing a direction, and pushing an object require upper body motion control. Therefore, not only the lower body control but also the upper body control should be studied to improve the versatility of humanoid robots. In this dissertation, whole body dynamic model and control of humanoid robots are studied to perform dexterous tasks in human environments. The exact dyanmic model of a humanoid robot is derived by using floating point base dynamics. A new simulator is designed by using the derived whole body dynamic model and Virtual Reality Toolbox of MATLAB. Several different control tasks, in which a humaonid robot works in an unknown open environment, are conducted by using the proposed simulator. This dissertation includes six chapters. The organization of the dissertation is as follows: In the first chapter, the introdcution of the dissertation is given. A literature review is provided for bipedal locomotion and humanoid researches. The main motivation of humanoid researches and the demerits of existing humanoid robots are explained in detail. The problem definition and the contribution of the dissertation – improving the dexterity and versatility of humanoid robots by analyzing the dynamic characteristics of humans’ motions and designing advanced controllers- are explained clearly. The fundamental concepts of bipedal locomotion and humanoid robots are explained. In the second chapter, advanced motion control methods, which are used in the whole body control of humanoid robots, are briefly explained. Disturbance observer is used to achieve high performance robust motion control systems. Disturbance observer estimates external disturbances as well as system uncertainties, and the robustness of a motion control system is simply achieved by feeding back the estimated disturbances. If system uncertainties are substracted from the input of a disturbance observer, then external disturbances can be estimated, i.e., disturbance observer works as a force sensor. Force sensorless force control is significantly important in humanoid applications since there may be several contact points on a humanoid robot in contact motion. However, although joint space forces/torques can be easily estimated by using a disturbance observer, contact points should be known a priori to control operational space forces. A compliance motion control system is used to treat impact force when swing foot contact to floor. The compliance control is very important for the balance of humanoid robots. If it is not used, then robot may directly tip over due to the impact forces at sole. A hybrid motion control system is also proposed to achieve contact motion control in the upper body of humanoid robot. In chapter three, the dynamic model of a humanoid robot, which has floating point base dynamics, is derived by using two different methods. The floating point base dynamics is used so that the continous dynamic model of a humanoid robot is derived. In the first method, the dynamic model is numerically derived by using generalized Newton-Euler algorithm. Although the dynamic model is systematically derived, it does not give deep insight into the dynamic characteristics of humanoid robots. In the second method, the fundmentals of floating point base dynamics are considered and the dynamic model is analytically derived. It provides better insight, yet Coriolis and centrifugal forces cannot be derived. In chapter four, lower body control of humanoid robots is considered by analyzing a two legged bipedal mechanism. For the sake of simplicity rotational motion about yaw axis is ignored. Static and dynamic walking simulations of the two legged bipedal mechanism are given by using the proposed simulator. It is shown that the speed of bipedal locomotion can be increased by using dynamic walking. Zero moment point (ZMP) is used to achieve the balance in dynamic locomotion. ZMP is widely used to generate stable dynamic walking pattern on even terrain. However, humanoid robots should be able to walk on uneven terrains to adapt human environment. Virtual ZMP and virtual support polygon are used so that the two legged bipedal mechanism can dynamically walk on an uneven terrain. The main disadvantage of the virtual ZMP is that the uneven terrain should be known to determine virtual support polygon. Therefore the applications of virtual ZMP is limited. In chapter five, whole body motion control of humanoid robots is studied. The whole body motion control of a humanoid robot consists of lower and upper body control systems. The lower body control is studied in chapter 4. In this chapter, two different states of the upper body control, namely free and contact motion control, are considered. In the free motion control, robot arms do not contact any object and position controllers are designed so that they follow predetermined trajectories. By keeping arm accelerations low, upper and lower body controllers of a humanoid robot can be idependantly designed. It is shown that a humanoid robot can perform free motion tasks and keep its balance by using the propopsed controllers. In the contact motion control, the robot arms contact to unknown environment. To achieve contact motion, hybrid controllers are conducted in the upper body control. The stability of humanoid robot is significantly influenced by the stability of contact motion. If the impact force is high and/or the stability of contact motion is low, then the humanoid robot may direclty tip over. In order to improve the stability of humanoid robots, safe contact motion control should be achieved by improving the adaptibility of humanoid robots. However, designing a high performance humanoid robot that can adapt unknown open environment is not an easy task. A bilateral control system, in which humans’ skills can be transferred to humanoid robots, is implemented in the control of humanoid robots so that the adaptibility is improved. Two different bilateral control systems are implemented in the control of humanoid robots. Several different dexterous and versatile applications can be performed by using the proposed control methods. The dissertation ends with conclusion and discussion given in the sixth chapter., Doktora, PhD

YÖK Tez No: 330515 Günümüzde mühendislik yapılarının kontrolü, yatay ve düşey yöndeki yerkabuğu hareketlerinin belirlenmesi büyük önem taşımaktadır. Yapıların kontrolü ve yerkabuğu hareketlerinin belirlenmesine ilişkin deformasyon analizleri her zaman mühendislik jeodezisinin temel konuları arasında yer almıştır. Objelerin şekil, boyut ve yer değişimleri bu analizler yardımıyla belirlenmekte ve yorumlanmaktadır.Türkiye' de adı Ağ-RTK olan TUSAGA-Aktif Türkiye çapında kullanıcılara gerçek zamanlı hassas koordinat sağlar. Bu çalışma periyodik toplanmış gerçek zamanlı TUSAGA-Aktif datalarının deformasyon izlemede kullanılabilirliğini araştırmaktadır. Bu araştırmanın amacı, günümüzde pek çok alanda kabul görmüş yöntemlerden biri olan TUSAGA-Aktif ile bir noktada periyodik olarak toplanmış TUSAGA-Aktif ölçülerinin deformasyon izlemede kullanılabilirliğini inceleyip daha gerçekçi yorumlama yapabilmektir. Bu amaçla, TUSAGA-Aktif teknolojisi ile Gümüşhane Üniversitesi yerleşkesinde seçilen bir noktada GNSS alıcıları ile 3 ayda bir periyodik olarak 10 epokluk TUSAGA-Aktif ölçüleri gerçekleştirilmiş, ölçüler dengelenmiş, statik ve kinematik deformasyon analizleri yapılmıştır. Analiz sonuçları karşılaştırılmış ve uyumlu oldukları gözlemlenmiştir.Bu metot diğer metotlara göre daha pratik ve ekonomiktir. Deformasyon ölçüm ve analizi yapmak için sadece bir GNSS alıcısı ve bir insana ihtiyaç vardır. Ölçüm zamanı çok kısadır. Ayrıca, uygulama alanında aynı zamanda çok sayıda veri toplanabilir. Diğer taraftan, metodun doğruluğu santimetre (cm) seviyesindedir.Anahtar Kelimeler: TUSAGA-Aktif, Ağ-RTK, Deformasyon, Dengeleme, Statik Analiz, Kinematik Analiz Controlling of engineering structures and determining horizontal and vertical crustal movements are of great importance today. The deformation analyses of structure control and determining crustal movements have constantly been one of the basic subjects of geodesy. Shape, dimension and displacement of the objects are determined and interpreted through these analyses.TUSAGA-Active named as Ağ-RTK in Turkey provides real-time precise coordinates for the users all around Turkey. This study investigates the practicability of real-time TUSAGA-Active data collected periodically in deformation monitoring. The aim of this study is to analyze the usefulness of TUSAGA-Active measurements in deformation monitoring collected periodically in a certain point through TUSAGA-Active method being one of the accepted methods in numerous fields and so make relatively more realistic interpretations. For this purpose, 10-epoch TUSAGA-Active measurements were made every three months periodically in a certain point in Gumushane University campus with GNSS receivers using TUSAGA-Active data. The measurements were adjusted and statical and kinematical deformation analyses were carried out. Then the results were compared and it was observed that they were compatible.This method is more practical and economical than the others. Only one person and a GNSS receiver are needed in order to make deformation measurements and analyses. Measurements take a very short time. In addition, a large number of data can be collected in the application area in a very short time. However, the accuracy of the method is at the centimeter (cm) level.Keywords: TUSAGA-Active, Network-RTK, Deformation, Adjustment, Statical Analysis, Kinematical Analysis