İç mekanlarda otonom bir şekilde hareket edebilen bir mobil robotun tasarım, imalat ve kontrolü
Design and control of an indoor autonomous mobile robot
- Tez No: 544700
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN OCAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 190
Özet
İnsan gücünü daha ekonomik kullanma eğilimi askeri, endüstriyel ve kişisel kullanım alanlarında mobil robotların yaygınlaşmasını sağlamıştır. Birbirinden bağımsız pek çok sektörde uygulama alanı bulan mobil robotlar yük taşıma, temizlik, reklam-tanıtım, arazi tarama ve arama-kurtarma gibi çeşitli amaçlarla kullanılmaktadır. Herhangi bir operatöre ihtiyaç duymayan tam-otonom mobil robotlar ve insan müdahalesine açık yarı-otonom sistemler mevcuttur. Karar verme aşamasında öncelikli olarak uzaktan kontrol akışını kabul eden ancak otonom moda alınarak görevi sürdürebilen sistemler yarı otonom sınıfında yer almaktadır. Çalışma ortamına bağlı olarak sürekli değişken engel yapısına sahip, yüksek riskli alanlar içeren ve robot görüş alanı dışında öngörülemez durumlar oluşabilecek ortamlarda sistemin acil müdahaleye izin vermesi istenebilir. Bunun yanı sıra robotun çalışma ortamının statik ve önceden bilinmesi ya da dinamik ve bilinmeyen durumda olması robotun yörünge planlama karakteristiğinde karar verici parametrelerdir. Belirli bir çalışma alanında robota tahsis edilen sabit bir yörünge olması ve bu yörüngenin herhangi bir engelle kesilmemesi durumlarında statik yörünge planlayıcılar; harita bilgisinin olmaması ve/veya sürekli değişen engel yapısına sahip ortamlar için dinamik yörünge planlayıcılar önerilmektedir. Planlanan yörüngenin takibi ve robotun kontrolü için temel bileşenlerden bir diğeri de konumlandırma sistemidir. Dış mekânlarda konumlandırıcı olarak genellikle Global Positioning System (GPS) tabanlı sistemler kullanılmakta olup iç mekânlar için bu yaklaşım uygulanabilir değildir. İç-mekânlarda artan konumlandırma hassasiyetine bağlı olarak yöntemlerin karmaşıklığı ve geliştirme - kurulum maliyetleri artma eğilimindedir. Bu gereksinimler gözetilerek, tez kapsamında, görüntü işleme tabanlı bir iç-mekân konumlandırma sistemi ve dinamik bir yörünge planlayıcı önerilmiştir. Deney platformu olarak üç tekerlekli diferansiyel sürüş mekanizmalı tekerlekli bir mobil robot platformu geliştirilmiştir. MATLAB ortamında çalışan üç boyutlu bir benzetim arayüzü de ortaya koyulmuştur. Robot üzerinde yapılacak testler öncesinde bu arayüz üzerinde sanal testler yapılarak olası durumlar önceden kestirilebilmektedir. Kullanıcı tanımlı robot kinematiği ve yörünge planlayıcıları da destekleyen benzetim aracı, gerçek zamanlı deneylerle oldukça yakın sonuçlar vermekte, bu da gerçek zamanlı çalışmalar öncesinde enerji sarfiyatı ve iş yükünden tasarruf sağlamaktadır. Tüm bunlara ek olarak mobil robot platformu uzak bir kontrol birimi tarafından kontrol edilebilmekte, görev süreçleri ve anlık konumu uzak kontrol arayüzünden gerçek zamanlı olarak izlenebilmektedir. Gerektiğinde otonom görev kesilerek manuel moda alınabilmekte veya bağımsız uzaktan kumanda ile de kumanda edilebilmektedir.
Özet (Çeviri)
The tendency to use human power more economically has made mobile robots widespread in military, industrial and personal areas. Mobile robots, which find applications in many independent sectors, are used for various purposes. Mobile robots are used in key areas such as cargo handling, cleaning, advertisement-promotion, field survey and search-and-rescue. In addition to mobile robots controlled by remote control devices, full-autonomous mobile robots that do not require any operator, and semi-autonomous systems with autonomous mobility that are open to human intervention are available. In the decision-making phase, the systems, which accept the remote control flow but continue to work in the autonomous form, are in the semi-autonomous class. Depending on the working environment, it may be considered within this scope that the system permits immediate intervention in environments where sudden risks may occur outside the field of view of the robot. Similarly, the static and predictive behavior of the working environment or its dynamic and unknown state affects the trajectory planning characteristic. Static trajectory planners, where there is a constant trajectory to which a robot is assigned in a particular trajectory and where this trajectory is not blocked; Dynamic trajectory planners are proposed for the absence of map information and/or environments with ever-changing obstacles. One of the basic components for tracking the planned trajectory and controlling the robot is the localization system. Global Positioning System (GPS)-based systems are generally used as localization system in the outdoors, and this approach is low performance and even intermittent for indoor use. As positioning precision increases, costs also increase in interior spaces. By combining all these components, an image processing based indoor localization system and a dynamic trajectory planner have been proposed. As a test platform, a three-wheel mobile robot platform with differential drive mechanism was developed. Within the scope of the thesis, a three-dimensional simulator working in MATLAB environment has been presented. Possible situations can be predicted by performing virtual tests on this interface before the tests to be performed on the robot. Supporting user defined robot kinematics and trajectory planners, the simulator gives very similar results to real-time experiments, which saves energy and workload before real-time work. In addition to this, the mobile robot platform can be controlled by a remote control unit, processes and instant position can be monitored in real time from the remote control interface. If necessary, the autonomous task can be switched to manual mode and the robot can also be controlled by remote control.
Benzer Tezler
- Design and control of an autonomous electrical vehicle for indoor transport applications
İç mekanda taşıma uygulamalarına yönelik elektrikli otonom araç tasarımı ve kontrolü
ŞÜKRÜ YAREN GELBAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Otonom mobil robot için iç mekanlarda rota planlama ve harita çıkartma
Indoor route planning and mapping for autonomous mobile robot
İHSAN ÇUBUKÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İRFAN YAZICI
- Navigation of a mobile robot using stereo vision
Mobil bir robotun stereo görüntü tekniği ile dolaşımı
ALİ KILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Makine MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADETTİN KAPUCU
- Otonom kontrollü akıllı tekerlekli sandalye tasarımı
The design of a smart wheelchair with autonomous control
HALİL İBRAHİM ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKarabük ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET REŞİT KAVSAOĞLU
- Otonom robotlarda yapay sinir ağları ile navigasyon uygulaması
Navigation application on autonomous robots using artificial neural networks
ALPER HÜSEYİN DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TARIK VELİ MUMCU