Συντάχθηκε 29-06-2026 16:23
Τόπος: Μ5 - Κτίριο ΜΗΧΟΠ, Μ5.001
Έναρξη: 07/07/2026 11:00
Λήξη: 07/07/2026 12:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Ημερομηνία: Τρίτη, 7 Ιουλίου 2026, 11:00
Αίθουσα: M5.001 - Εργαστήριο SenseLab
Ονοματεπώνυμο: ΤΣΕΛΕΜΠΗΣ ΣΟΦΟΚΛΗΣ
Θέμα: Ανάπτυξη αυτόνομων συνεργατικών ρομπότ και εφαρμογή τεχνικών μηχανικής μάθησης σε περιβάλλοντα ρομποτικού ανταγωνισμού
Title: Development of Autonomous Cooperative Robots and Application of Machine Learning Techniques in Competitive Robotic Environments
Εξεταστική Επιτροπή
- ΑΡΑΜΠΑΤΖΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής (επιβλέπων)
- ΠΑΡΤΣΙΝΕΒΕΛΟΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ, Καθηγητής
- ΔΟΪΤΣΙΔΗΣ ΕΛΕΥΘEΡΙΟΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής
Περίληψη
Στη σύγχρονη εποχή, η αυτονομία και η συνεργασία των ρομποτικών συστημάτων αποτελούν κεντρικά πεδία έρευνας, σε ποικίλους τομείς, από τη βιομηχανία και την ιατρική, μέχρι και τις διαστημικές αποστολές. Η ραγδαία πρόοδος της ρομποτικής επιστήμης αξιοποιεί τεχνολογικές εξελίξεις στην τεχνητή νοημοσύνη, τη μηχανική μάθηση και τα συστήματα επικοινωνίας, με στόχο την ανάπτυξη αυτόνομων μονάδων που αντιλαμβάνονται το περιβάλλον, λαμβάνουν αποφάσεις και επιδεικνύουν συνεργατικές συμπεριφορές. Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τον σχεδιασμό, την κατασκευή και τη δοκιμή δύο αυτόνομων κινητών ρομπότ, με στόχο την ανάπτυξη συνεργατικής συμπεριφοράς σε αγωνιστικό περιβάλλον. Το πρώτο ρομπότ λειτουργεί ως κύριος κόμβος, εξοπλισμένο με κάμερα μηχανικής όρασης, και αναλαμβάνει τον εντοπισμό αντιπάλων μέσω αλγορίθμων μηχανικής μάθησης και υπολογισμού σχετικής θέσης, ενώ το δεύτερο ρομπότ λειτουργεί ως υποτελής κόμβος, λαμβάνοντας και αξιοποιώντας τις πληροφορίες που δέχεται από τον κύριο κόμβο, με σκοπό την υλοποίηση στρατηγικών κίνησης και συνεργασίας. Το ρομπότ που λειτουργεί ως κύριος κόμβος διαθέτει τις απαραίτητες δυνατότητες για αυτόνομη λειτουργία και εκτέλεση βασικών ενεργειών. Είναι ικανό να ανιχνεύει εμπόδια, να εντοπίζει και να παρακολουθεί αντίπαλα ρομπότ, καθώς και τον υποτελή κόμβο, ενώ καθορίζει την πορεία του και τη στρατηγική αλληλεπίδρασης με τα αντίπαλα συστήματα. Επιπλέον, διαβιβάζει πληροφορίες θέσης, κίνησης και στρατηγικής στο υποτελές ρομπότ και εκτελεί εντολές κίνησης των τροχών και της κάμερας σύμφωνα με τις αποφάσεις του συστήματος ελέγχου. Παράλληλα, το ρομπότ που λειτουργεί ως υποτελής κόμβος είναι ικανό να ανιχνεύει και να αποφεύγει εμπόδια, να δέχεται τις πληροφορίες που του διαβιβάζονται από το κύριο ρομπότ και να εκτελεί τις αντίστοιχες συνεργατικές ενέργειες. Ο προγραμματισμός των ρομπότ υλοποιείται σε περιβάλλον προγραμματισμού Arduino και η επικοινωνία μεταξύ τους πραγματοποιείται μέσω ασύρματης σύνδεσης με RF πομποδέκτες, επιτρέποντας τη διπλή κατεύθυνση μετάδοσης δεδομένων μεταξύ κύριου και υποτελούς ρομπότ. Ο κύριος κόμβος αποστέλλει πληροφορίες εντοπισμού και τακτικής, ενώ ο υποτελής κόμβος ανταποκρίνεται με κατάλληλη στρατηγική κίνησης. Και τα δύο ρομπότ διαθέτουν ανεξάρτητη δυνατότητα πλοήγησης και αποφυγής εμποδίων μέσω αισθητήρων υπερύθρων και υπερηχητικού αισθητήρα. Η εργασία εξετάζει επίσης διαφορετικούς ρόλους των ρομπότ και τις τακτικές συνεργασίας που προκύπτουν. Μέσα από δοκιμές πεδίου και αξιολόγηση επιδόσεων, μελετώνται πτυχές της συνεργατικής ρομποτικής, των αυτόνομων ρομποτικών συστημάτων, καθώς και της ενσωμάτωσης μηχανικής όρασης με συστήματα επικοινωνίας.
Abstract
In the modern era, the autonomy and cooperation of robotic systems constitute central fields of research across diverse domains, ranging from industry and medicine to space missions. The rapid progress of robotics builds upon technological advancements in artificial intelligence, machine learning, and communication systems, aiming at the development of autonomous units capable of perceiving their environment, making decisions, and demonstrating cooperative behaviors. The present thesis addresses the design, construction, and testing of two autonomous mobile robots, with the objective of developing cooperative behavior in a competitive environment. The first robot functions as the master node, equipped with a vision-based camera, and is responsible for detecting opponents through machine learning algorithms and relative position estimation, while the second robot operates as the subordinate node, receiving and utilizing the information transmitted by the master node in order to implement movement and cooperation strategies. The master node robot incorporates the necessary capabilities for autonomous operation and execution of basic actions. It is able to detect obstacles, identify and track opponent robots as well as the subordinate node, while determining its trajectory and interaction strategy with adversarial systems. Furthermore, it transmits information regarding position, movement, and strategy to the subordinate robot and executes wheel and camera motion commands according to the decisions of its control system. At the same time, the subordinate node robot is capable of detecting and avoiding obstacles, receiving information transmitted from the master robot, and executing corresponding cooperative actions. The programming of the robots is carried out in the Arduino development environment, while their communication is established through wireless RF transceivers, enabling bidirectional data transmission between the master and subordinate robots. The master node transmits detection and tactical information, whereas the subordinate node responds with appropriate motion strategies. Both robots possess independent navigation and obstacle avoidance capabilities through the use of infrared and ultrasonic sensors. This thesis also investigates the different roles of the robots and the cooperative strategies that emerge. Through field experiments and performance evaluation, it explores aspects of cooperative robotics, autonomous robotic systems, as well as the integration of machine vision with communication systems.
