Doktoritööd 2004 – Theses, MSc, PhD (ETD)

Selle valdkonna püsiv URIhttps://hdl.handle.net/10062/1

Vanemad tööd on kättesaadavad raamatukogu digiteeritud kollektsioonides Dissertatsioonid, kuni 2004: https://hdl.handle.net/10062/6

Sirvi

Nüüd näidatakse 1 - 10 10

Biocompatible ionic electromechanically active polymer actuator based on biopolymers and non-toxic ionic liquids
(2021-04-26) Elhi, Fred; Põhako-Esko, Kaija, juhendaja; Aabloo, Alvo, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Edendades inimkonna tehnoloogilist progressi ning olles samas loodussäästlikud, peame välja töötama lahendused, mis ainult ei täida funktsiooni, vaid ei kehtesta ka liigset koormat loodusele. Pehmed täiturid on kasulikud biomeditsiinilistes rakendustes nende madalpingetarbimise ja mitteinvasiivse liikumise tõttu. Elektrolüütide ehk ioonsete vedelike, toksilisus materjalis, mis on vajalikud pehmete polümeeride täiturmootori liigutamiseks, on täiturite kasutusvõimalusi piiranud. Üks viis selle piirangu ületamiseks on kasutada elektrolüütidena koliin ioonseid vedelikke. Selline lähenemine võimaldaks saavutada täielikult toimiva bioühilduvat pehmet polümeertäituri. Bioühilduv pehme polümeertäitur saavutati pärast järgmisi toiminguid. Esiteks testiti üksikuid koliin ioonseid vedelikke mitmete bakteritüvede ja rakuliini peal, mida kõiki on toksikoloogia uuringutes laialdaselt kasutatud. Teiseks prooviti koliin ioonseid vedelikke kombineerida segudeks, millel on madalam sulamistemperatuur kui üksikutel komponentidel. See lihtsustab nende kasutamist madala temperatuuriga keskkonnas. Täielikult bioühilduv pehme polümeertäitur saavutati lõpuks kõikide bioühilduvate komponentide kombineerimisega ning täituri elektromehaaniliste ja toksikoloogiliste omaduste põhjaliku testimisega. Sünteesitud koliin ioonsed vedelikud olid kõikide testitud katseorganismide suhtes ohutud. Peamiseks toksilisust mõjutavaks teguriks oli toitelahuse pH muutus. Koliin ioonsete vedelike segamisel tuvastati viis kahekomponendilist segu, millel on madalam sulamistemperatuur kui nende üksikutel komponentidel. Sulamispunkti languse hulk sõltus üksikute komponentide molekulaarsest kujust. Valmistatud bioühilduv täitur ületas oma võimekuselt võrdluseks valitud täiturit, mis oli valmistatud laiemalt kasutust leiduvatest materjalidest. Samuti kinnitati, et bioühilduv täitur tervikuna ei ohusta kokkupuutel elusorganisme.
Design of TeMoto, a software framework for dependable, adaptive, and collaborative autonomous robots
(2024-11-19) Valner, Robert; Kruusamäe, Karl, juhendaja; Aabloo, Alvo, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Autonoomsete robotite arendamise üks suurimaid motivatsioone on võtta inimestelt üle tööd, mis on eluohtlikud, stressirohked ja füüsiliselt rasked. Samas on usaldusväärse autonoomia saavutamine ettearvamatutes ja ohtlikes rakendusvaldkondades (tulekahjud, tuumajäätmete ja tuumakriiside haldamine, ehitise rusudes töötamine, kosmosemissioonid, jne) väljakutse, mis eeldab arendatavalt süsteemilt kaht vastuolulist omadust – kõrget usaldusväärsust ja komplekssust. Seetõttu eelistatakse väljakutsuvates keskkondades kaugjuhitavaid robotisüsteeme, kus usaldusväärse soorituse tagab kvalifitseeritud operaator. Kui aga roboti kaugjuhtimine ei ole võimalik (liiga suured vahemaad, keeruline keskkond, jne), peab robot olema paratamatult kas pool- või täielikult autonoomne. Käesoleva doktoritöö eesmärkideks on: a) analüüsida tarkvara arendamise printsiipe, mis aitavad suurendada robotite autonoomia taset riskantsete ja keerukate ülesannete puhul; ning b) arendada välja tarkvara arhitektuur, mis on kooskõlas nende printsiipidega. Antud doktoritöö peamiseks väljundiks on tarkvara raamistik TeMoto, mis võimaldab arendada adaptiivseid, skaleeruvaid, robot-robot ja inim-roboti koostööle orienteeritud robotite tarkvara. TeMoto on struktuurselt kolmekihiline arhitektuur (three layer architecture), mis on kohandatud detsentraliseeritud ja hajusate mitme-roboti süsteemide jaoks, ja haldab käitusaegselt nii roboti missiooni (täitevkiht, ing. k. executive layer) kui ka tarkvara/riistvara ressursse (funktsionaalne kiht, ing. k. functional layer). Missioonide kirjeldamiseks on käesoleva töö raames arendatud välja formaat (Unified Meaning Representation Format, ehk UMRF), mis võimaldab kirjeldada kompleksseid, hierarhilisi, ja mitut robotit hõlmavaid missioone JSON-vormingus. UMRF'il baseeruvaid missioonikirjeldusi haldab C++ põhine teek TeMoto Action Engine, kus iga missiooni alamkomponent (navigeerimine, objektide manipuleerimine, jne) on dünaamiliselt laetav ja kontrollitav plugin. Ressursside haldamise kiht võimaldab dünaamiliselt kontrollida hierarhiliste ressursside elutsüklit, tagades ressursi korrektse allokeerimise/deallokeerimise ja veahalduse kanali. TeMoto on avatud lähtekoodiga ja mõeldud eeskätt töötamiseks nii ROS-i kui ROS2-ga, kuid põhitööriistu saab kasutada ka väljaspool ROS-i. Antud töö on valideeritud erinevate stsenaariumite põhjal, mis kätkevad ressursside ja ülesannete haldamist, ning inim-robot ja robot-robot koostööd. TeMoto tarkvararaamistik on pidevas arenduses, ning käesolev töö annab ülevaate TeMoto hetkeseisundist, peamistest disainipõhimõtetest, arendatud tööriistadest ja tulevikusuundadest.
Development and optimization of flow electrode capacitor technology
(2022-04-08) Summer, Faiza; Torop, Janno, juhendaja; Zadin, Veronika, juhendaja; Aabloo, Alvo, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Elektrokeemiline voogkondensaator (EFC) on kontseptuaalne lahendus elektrienergia mastaapseks salvestamiseks. Kõnealune seade sarnaneb tööpõhimõttelt superkondensaatorile, aga olulise erinevusena kasutab tahkete elektroodide asemel süsniniku mikro ja nano-osakestest ning elektrolüüdist koosnevat suspensiooni. Elektrolüüdiga suspensioon on eraldatud poorse, ioonjuhtiva membraaniga ja seadmes on tüüpiliselt mõne millimeetrilise diameetriga kanalid, mille sein on voolkollektoriks ning millest pumbatakse läbi eelpool kirjeldatud suspensiooni. Just nimelt süsinikupõhiste vedelate elektroodide kasutamine võimaldab arendatavat seadet olulisel määral skaleerida ning tulevikus integreerida olemasolevatesse elektrivõrkudesse ja/või rakendada seda efektiivselt taastuvate energiaallikate poolt toodetud elektrienergia salvestamiseks. Doktoritöö keskseks eesmärgiks on EFC-tehnoloogia fundamentaalsete omaduste interpreteerimine. Sellest tulenevalt on töös on läbi viidud EFC elektrokeemilised karakteriseerimised ja arvutisimulatsioonid seadme disainlahenduste optimeerimiseks. Simulatsioonide valdkonnas on sobitatud EFC modelleerimiseks nii olemasolevaid elektrokeemilisi mudeled kui on arendatud ka uudne nn stohhastiline Monte-Carlo põhimõtetel baseeruv mudel. Väljatöötatud mudelid kalibreeriti ja valideeriti põhjalikult võrdluses elektrokeemiliste tulemustega ning neid kasutati voogelektroodide laadimisprotsessi sügavamaks mõistmiseks kolmes fundamentaalses EFC-seadme konstruktsioonis. Sarnaste elektrokeemiliste seadmete modelleerimiseks kasutatakse tihti Nernst-Planki võrranditel või kontsentreeritud lahuse teooriatel baseeruvaid mudeleid. Luuakse teist järku osatuletsitega diferentsiaalvõrrandite süsteemid, mis kirjeldavad nii ioonide kontsentratsioone kui ka seadmes tekkivaid laenguülekande protsesse. Nende mudelite rakendamine iseloomustas ilmekalt difusiooni tõttu seadmes tekkivaid laengu salvestamise ja osakeste transpordi piiranguid. Efektiivne elektroodimaterjali tsirkulatsioon ning piisavalt kiire laengu transport on teineteisele vastanduvad protsessid – kui esimesel juhul on oluliseks näitajaks piisavalt suur elektroodi voolukanalite diameeter, siis teisel juhul on nõutav just nimelt sama kanali diameetri minimiseerimine. Samas ilmnes eksperimentaalsest tulemustest, et mitte ainult difusioonist tingitud nähtused pole olulised, vaid märkimisväärset mõju omavad ka nn kõrvalreaktsioonid. Töö käigus loodud stohhastiline mudel võimaldas saavutada edukalt elektrokeemiliste mõõtmistulemuste ning Nernst-Planki võrranditel baseeruvate mudelitega leitud tulemuste kokkulangevuse. Enamgi, loodud stohhastiline mudel võimaldab edukalt simuleerida vedelate elektroodide laadumise dünaamikat ja kirjeldada suspensioonis asetleidvaid protsesse ning hinnata kõrvalreaktsioonide mõjusid. Kokkuvõtvalt avab loodud lähenemisviis võimaluse leidmaks lahendust voogkondensaatori disaini kesksele probleemile – kuidas tagada seadmest piisav elektroodimaterjali läbivool ning samas hoiduda laengu transpordi limiteerimisest difusiooni tõttu. EFC-tehnoloogia edasise arengu puhul võib eeldada taastuvatest allikatest toodetud energia salvestamisvõimsuse märkimisväärset kasvu. Samas tuleb lisada, et EFC võimsustiheduse parandamiseks, ilma et see kahjustaks nende seadmete energiatihedust ning tsükleeritavust, on vaja jälgida arenduste kooskõla ka muude energiasalvestus- ja muundamis-tehnoloogiatega. Olulisteks faktoriteks on nii seadme töötingimuste valik, elektroodide disain, elektrolüüdi materjalid, kuid samuti ka sobilikud katalüsaatorid.
Electromechanical modelling and control of ionic electroactive polymer actuators
(2019-07-08) Nakshatharan, S. Sunjai; Aabloo, Alvo, juhendaja; Punning, Andres, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Ioonsed elektroaktiivsed polümeerid e. tehislihased on polümeermaterjalid, mille oluline iseärasus on võime muuta elektrienergiat mehhaaniliseks energiaks. Elektroaktiivsetest polümeeridest valmistatud pehmetel täituritel on mitmed huvipakkuvad omadused, näiteks suur deformatsioon madala rakendatud pinge korral, märkimisväärne tekitatud jõu ja massi suhe ning võime töötada nii vesikeskkonnas kui õhus. Niisuguste täiturite kasutamine on paljutõotav eriti just miniatuursetes elusloodusest inspireeritud robootikarakendustes. Näiteks võib tuua aktiivsed mikro-manipulatsioonisüsteemid või isepainduvad pehmed kateetrid, mis on iseäranis nõutud meditsiini-tehnoloogias. Käesoleva väitekirja uurimissfääriks on sellistest materjalidest valmistatud täiturmehhanismide modelleerimine, valmistamine ja juhtimine, päädides sisuliselt ühes tükis valmistatud mitme vabadusastmega paralleelmanipulaatorite väljatöötamisega. Kasutades kompleksset füüsikalistel, elektrokeemilistel ning mehaanilistel alusteadmistel põhinevat mudelit kirjeldatakse ja ennustatakse sellist tüüpi täiturmehhanismide elektrilise sisendi ja mehhaanilise väljundi vahelisi seoseid. Mudel kirjeldab ioonide transpordi dünaamikat elektriväljas, kombineerides Nernst-Plancki ja Poissoni võrrandeid. Mitmekihilise polümeermaterjali mehhaaniline käitumine on seotud laengu- ja massitasakaalu poolt põhjustatud eri kihtide erineva ruumilise paisumisega ja kahanemisega. Kõike seda kokku võttes ning rakendades numbrilist modelleerimist lõplike elementide meetodil saadakse kvantitatiivsed tulemused, mis suudavad prognoosida täiturmehhanismi käitumist ja võimaldavad projekteerida, simuleerida ja optimeerida ka neil täituritel põhinevaid keerulisemaid mehhanisme. Koostatud mudeli valideerimiseks modelleeriti ja valmistati kaks tööpõhimõtteliselt sarnast, kuid erinevatel elektroaktiivsetel polümeermaterjalidel põhinevat ning eri metoodikatel valmistatud mitmest täiturist koosnevat mitme vabadusastmega mikromanipulaatorit. Väitekirjas demonstreeritakse, et koostatud mudel on suure täpsusega võimeline ennustama nii iga individuaalse täituri kui ka mõlema manipulaatori käitumist. Demonstreerimaks piisksadestusprintimismeetodil valmistatud manipulaatori efektiivsust, kirjeldatakse kahte erinevat kontrollrakendust. Esmalt näidatakse tagasisidestamata kontrollitavat seadet, kus pööratakse nelja täituri abil peeglit, suunates laserikiirt X-Y tasapinnas ettemääratud punktidele. Teiseks näidisrakenduseks on tagasisidestatud kontrollmetoodikaga juhitav mikroskoobi preparaadiliigutaja, mille abil saab preparaati nii tõsta-langetada kui ka pöörata. Manipulaatorite valmistamise käigus leiti, et piisksadestusprintimise meetodi täpsus, jõudlus ja skaleeritavus võimaldavad suure tootlikkusega valmistada identseid keerulisi mitmeosalisi manipulaatoreid. See tulemus näitab ilmekalt uue tehnoloogia eeliseid traditsiooniliste valmistamisviiside ees.
High entropy alloys: study of structural properties and irradiation response
(2016-07-01) Tamm, Artur; Aabloo, Alvo, juhendaja; Klintenberg, Mattias, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond.
Järgmise põlvkonna tuumaelektrijaamades kasutatavad materjalid peavad toimima ekstreemsetes keskkonnatingimustes nagu tugev kiiritus, kõrge temperatuur ning tugev korrosioon. Uudne materjalide klass - kõrge entroopiaga sulamid - on üks võimalikke kandidaate tuumarakendusteks tänu nende sobilikele omadustele. Kõrge entroopiaga sulamid koosnevad viiest või enamast põhielemendist ning moodustavad ühefaasilise tahke lahuse. Seni on neid vähe uuritud kiirituskoste seisukohast. Kuna eksperimendid ei ole võimelised uurima kiirituse toimel tekkivaid protsesse tänu nende kiireloomulisusele, tuleb nende uurimiseks kasutada arvutisimulatsioone. Simulatsioonide tulemused sõltuvad kasutatavatest mudelitest ning seetõttu tuleb uurida erinevaid tulemusi mõjutavaid põhjusi. Käesolevas töös uuriti kolme aspekti, mis võivad mõjutada kiiritussimulatsioone. Esiteks arvutati aatomite vaheline lähimõju kristallis, kasutades kvantmehaanika meetodeid. Saadud tulemuste põhjal loodi uus meetod empiiriliste potentsiaalide modifitseerimiseks nii, et potentsiaalidest saadud lähimõju oleks kooskõlas kvantmehaanika arvutustega. Teiseks uuriti kahe kõrge entroopiaga sulami - NiCrCo ja NiCrCoFe - struktuuriomadusi arvutisimulatsioonidega. Tulemustest selgus, et elemendid ei ole vaadeldavates materjalides juhuslikult jaotunud, mida aga üldjuhul eeldatakse kõrge entroopiaga sulamites. Kolmandaks arvutati elektronide pidurdavat toimet kiiresti liikuvale aatomile, kasutades selleks kvantmehaanika meetodit. Leitud tulemuste rakendamiseks klassikalistes simulatsioonides loodi uudne mudel ning rakendati seda Ni kristallis ja NiFe sulamis võrevõnkumiste kustumise uurimiseks. Kõik eelpool kirjeldatud uuringud annavad olulist informatsiooni kiiritussimulatsioonide teostamiseks kõrge entroopiaga sulamites.
Low power neural network-based control and actuation solutions for insect-scale robots
(2024-06-03) Dadras, Iman; Aabloo, Alvo, juhendaja; Raik, Jaan, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Kujutage ette maailma, kus tillukesed, putukasuurused, robotid suudavad autonoomselt täita ülesandeid nagu avastamata alade uurimine, otsingu- ja päästemissioonidel abistamine või keskkonna seire. Need väikesed robotid on mitte ainult kulutõhusad tänu oma minimaalsetele materjalinõuetele, vaid neil on ka potentsiaal tegutseda suurtes kogustes laiaulatusliku katvuse saavutamiseks. Väljakutse seisneb selles, et varustada neid putukasuuruseid roboteid võimega end ise toita ja oma liikumist kontrollida ilma välise abita. Traditsioonilised komponendid on liiga energiamahukad ja lisavad kaalu, mis on selliste väikeste robotite jaoks ebapraktiline. Seetõttu on putukasuurused robotid sageli piiratud väliste toiteallikate ja juhtimismehhanismidega, mis piiravad nende tööulatust. Käesolev dissertatsioon tutvustab uuenduslikke lahendusi, et võimaldada nendel robotitel saavutada autonoomsust. Uuritakse madala võimsusega pehmete täiturite kasutamist, mis on inspireeritud looduslikest liikumistest, võimaldades robotitel roomates energiat säästa. Lisaks pakutakse välja uusi energiasäästlikuid elektroonikaskeeme visuaalse teabe töötlemiseks, võimaldades robotitel oma keskkonnas iseseisvalt navigeerida. Uurimistöö märkimisväärne saavutus on skeemi väljatöötamine, mis suudab erakordselt madala energiatarbimisega kujutist tuvastada. See edasiminek on oluline samm autonoomsete putukamõõtmeliste robotite, mis suudavad erinevates keskkondades mitmesuguseid ülesandeid täita, realiseerimise suunas. Uurimistöö mõjud ulatuvad kaugemale praegusest tehnika tasemest, seades aluse tulevastele edusammudele miniatuurse robotitehnika valdkonnas. See avab võimalused nende robotite parvede kasutuselevõtuks stsenaariumides, kus nende väike suurus ja autonoomia saab suurepäraselt ära kasutada, kuulutades välja uue ajastu robotitehnika alal.
Modeling and characterization of back-relaxation of ionic electroactive polymer actuators
(2016-07-05) Vunder, Veiko; Punning, Andres, juhendaja; Aabloo, Alvo, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond.
Ioonsed elektroaktiivsed polümeerid (IEAP) on arukad komposiitmaterjalid, mille põhiosadeks on elektrit juhtivad elektroodid, elektroode eraldav polümeermembraan ning elektrolüüt. Kui elektroodidele rakendada elektripinge, paigutuvad ioonid ümber, mille tulemusena kogu laminaat tõmbub kõveraks. IEAP materjalide elektriline ja mehhaaniline käitumine on kirjeldatav vastavalt takistitest ning kondensaatorites koosnevate elektriliste ekvivalentskeemidega ning vedrudest ning amortisaatoritest koosnevate viskoelastsete mudelitega. Üldiselt on IEAP-s salvestunud laeng ja tekkinud deformatsioon proportsionaalselt seotud, kuid see kehtib vaid väikeste painete ja kiirete sisendsignaali muutuste korral. Aeglasema sisendsignaali korral juhtub nii, et IEAP laminaadi laadudes tema kõverus kasvab vastavalt laengule, kuid sellele järgneb aeglasem materjali tagasivajumine algasendi suunas. Üldiselt on see ebasoovitav nähtus, mida on kirjeldatud juba nende materjalide uurimise algusest saadik. Tagasivajumine leiab aset olenemata sellest, et materjal ise jääb elektriliselt laetuks. Selline käitumine on olemuselt sarnane polümeersete materjalide jõu mõjul voolamisele ehk roomamisele, mida klassikaliselt kirjeldatakse viskoelastsete mudelitega (Kelvin-Voigt, Maxwell, standard linear solid model, jne). Käesolevas väitekirjas esitletakse uudset elektromehaanilist mudelit, mis kirjeldab IEAP tagasivajumist kasutades standardseid viskoelastseid primitiive nagu vedru ja amortisaator. See mudel erineb kõigist varem kirjeldatud analoogsetest välise jõu rakendamise printsiibi poolest. Tema kuus parameetrit on eskaleeruvad ning tuvastatavad lihtsatest eksperimentaalsetest mõõtmistest. Doktoritöös esitletud mudel omab märkimisväärset rolli eelkõige IEAP materjalide iseloomustamisel ja kvantitatiivsel võrdlemisel, aga ka nende tööpõhimõtete selgitamisel ja vajalike juhtalgoritmide arendamisel. Näiteks avastati uurimistöö käigus, et tagasivajumise intensiivsus on otseselt seotud õhuniiskuse mõjust ioonpolümeerile. Niisugune järeldus peaks innustama edaspidisel IEAP materjalide edasiarendamisel ioonpolümeeride (näiteks Nafioni) kasutamisest loobumist.
Multimodal emotion recognition based human-robot interaction enhancement
(2018-05-03) Noroozi, Fatemeh; Anbarjafari, Gholamreza, juhendaja; Aabloo, Alvo, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Üks afektiivse arvutiteaduse peamistest huviobjektidest on mitmemodaalne emotsioonituvastus, mis leiab rakendust peamiselt inimese-arvuti interaktsioonis. Emotsiooni äratundmiseks uuritakse nendes süsteemides nii inimese näoilmeid kui kakõnet. Käesolevas töös uuritakse inimese emotsioonide ja nende avaldumise visuaalseid ja akustilisi tunnuseid, et töötada välja automaatne multimodaalne emotsioonituvastussüsteem. Kõnest arvutatakse mel-sageduse kepstri kordajad, helisignaali erinevate komponentide energiad ja prosoodilised näitajad. Näoilmeteanalüüsimiseks kasutatakse kahte erinevat strateegiat. Esiteks arvutatakse inimesenäo tähtsamate punktide vahelised erinevad geomeetrilised suhted. Teiseks võetakse emotsionaalse sisuga video kokku vähendatud hulgaks põhikaadriteks, misantakse sisendiks konvolutsioonilisele tehisnärvivõrgule emotsioonide visuaalsekseristamiseks. Kolme klassifitseerija väljunditest (1 akustiline, 2 visuaalset) koostatakse uus kogum tunnuseid, mida kasutatakse õppimiseks süsteemi viimasesetapis. Loodud süsteemi katsetati SAVEE, Poola ja Serbia emotsionaalse kõneandmebaaside, eNTERFACE’05 ja RML andmebaaside peal. Saadud tulemusednäitavad, et võrreldes olemasolevatega võimaldab käesoleva töö raames loodudsüsteem suuremat täpsust emotsioonide äratundmisel. Lisaks anname käesolevastöös ülevaate kirjanduses väljapakutud süsteemidest, millel on võimekus tunda äraemotsiooniga seotud ̆zeste. Selle ülevaate eesmärgiks on hõlbustada uute uurimissuundade leidmist, mis aitaksid lisada töö raames loodud süsteemile ̆zestipõhiseemotsioonituvastuse võimekuse, et veelgi enam tõsta süsteemi emotsioonide äratundmise täpsust.
Realistic 3D Virtual Fitting Room
(2018-04-24) Daneshmand, Morteza; Aabloo, Alvo, juhendaja; Anbarjafari, Gholamreza, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Virtuaalne riiete proovimine on üks põhilistest teenustest, mille pakkumine võib suurendada rõivapoodide edukust, sest tänu sellele lahendusele väheneb füüsilise töö vajadus proovimise faasis ning riiete proovimine muutub kasutaja jaoks mugavamaks. Samas pole enamikel varem välja pakutud masinnägemise ja graafika meetoditel õnnestunud inimkeha realistlik modelleerimine, eriti terve keha 3D modelleerimine, mis vajab suurt kogust andmeid ja palju arvutuslikku ressurssi. Varasemad katsed on ebaõnnestunud põhiliselt seetõttu, et ei ole suudetud korralikult arvesse võtta samaaegseid muutusi keha pinnal. Lisaks pole varasemad meetodid enamasti suutnud kujutiste liikumisi realistlikult reaalajas visualiseerida. Käesolev projekt kavatseb kõrvaldada eelmainitud puudused nii, et rahuldada virtuaalse proovikabiini vajadusi. Välja pakutud meetod seisneb nii kasutaja keha kui ka riiete skaneerimises, analüüsimises, modelleerimises, mõõtmete arvutamises, orientiiride paigutamises, mannekeenidelt võetud 3D visuaalsete andmete segmenteerimises ning riiete mudeli paigutamises ja visualiseerimises kasutaja kehal. Selle projekti käigus koguti visuaalseid andmeid kasutades 3D laserskannerit ja Kinecti optilist kaamerat ning koostati nendest andmebaas. Neid andmeid kasutati välja töötatud algoritmide testimiseks, mis peamiselt tegelevad riiete realistliku visuaalse kujutamisega inimkehal ja suuruse pakkumise süsteemi täiendamisega virtuaalse proovikabiini kontekstis.
Towards reliable real-time trajectory optimization
(2024-06-03) Rastgar, Fatemeh; Singh, Arun Kumar, juhendaja; Aabloo, Alvo, juhendaja
Liikumise planeerimine on robootika põhiaspekt, mis võimaldab robotitel liikuda läbi keeruliste ja muutuvate keskkondade. Levinud lähenemisviis liikumise planeerimise probleemide lahendamiseks on trajektoori optimeerimine. Trajektoori optimeerimine võib matemaatiliste aparatuuride kaudu esindada robotite kõrgtasemelist käitumist. Siiski praegustel trajektoori optimeerimise lähenemisviisidel on kaks peamist väljakutset. Esiteks, sõltub nende lahendus suuresti esialgsest oletusest ja nad kipuvad takerduma kohalike miinimumidesse. Teiseks seisavad nad silmitsi mastaapsuse piirangutega, kuna kitsenduste arv suureneb. Antud doktoritöö püüab nende väljakutsetega toime tulla, tutvustades nelja uuenduslikku trajektoori optimeerimise algoritmi, et parandada usaldusväärsust, mastaapsust ja arvutusliku efektiivsust. Pakutud algoritmidel on kaks uudset aspekti. Esimene oluline uuendus on kinemaatiliste kitsenduste ja kokkupõrke vältimise kitsenduste ümberkujundamine. Teine oluline uuendus seisneb algoritmide väljatöötamises, mis kasutavad tõhusalt graafikaprotsessori kiirendite paralleelset arvutust. Kasutades ümbersõnastatud kitsendusi ja võimendades graafikaprotsessoritede arvutusvõimsust, näitavad selle lõputöö pakutud algoritmid oluliselt tõhususe ja mastaapsuse paranemist võrreldes olemasolevate meetoditega. Paralleelarvutus võimaldab kiiremat arvutusaega, võimaldades dünaamilistes keskkondades reaalajas otsuseid langetada. Lisaks on algoritmid loodud kohanema keskkonnamuutustega, tagades tugeva jõudluse isegi tundmatu- tes ja segastes tingimustes. Iga pakutud optimeerija põhjalik võrdlusanalüüs kinnitab nende tõhusust. Tänu põhjalikule hindamisele ületavad pakutud algoritmid pidevalt tipptasemel meetodeid erinevate mõõdustike kaudu, näiteks sujuvuse kulude ja arvutusaja osas. Need tulemused rõhutavad pakutud trajektoori optimeerimise algoritmide potentsiaali robootikarakenduste liikumise planeerimise tipptasemel märkimisväärselt edendada. Kokkuvõttes annab antud doktoritöö olulise panuse trajektoori optimeerimise algoritmide valdkonnale. See tutvustab uuenduslikke lahendusi, mis käsitlevad konkreetselt olemasolevate meetodite ees seisvaid väljakutseid. Kavandatud algoritmid sillutavad teed tõhusamatele ja jõulisematele liikumisplaneerimise lahendustele robootikas, võimendades paralleelset arvutust ja spetsiifilisi matemaatilisi struktuure.

Sirvi

Sirvi Doktoritööd 2004 – Theses, MSc, PhD (ETD) Autor "Aabloo, Alvo, juhendaja" järgi