Mobil robotun kamera tabanlı insan manipülasyonu ile dinamik hareket kontrolü
Dynamic motion control of mobile robot with camera based human manipulation
- Tez No: 936910
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÖKHAN ATALI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Tespit ve otonom takip özellikli bir robot platformu geliştirme amacıyla bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Robotik teknolojilerin hızla gelişmesiyle, insan tespiti ve takibi alanındaki yenilikler de önem kazanmıştır. Çalışmanın temel amacı, insanın belirli pozisyonlarına göre bir mobil robotu uzaktan kontrol edebilmesini sağlayacak sistemlerin geliştirilmesidir. Bu bağlamda, mobil robotların insanları algılayabilmesi ve takip edebilmesi, güvenlik, servis robotları ve endüstriyel otomasyon gibi alanlarda kritik bir role sahiptir. Geliştirilen sistemin temel bileşenleri arasında Kobuki mobil robot, Microsoft Kinect Xbox 360 kamera, NVIDIA Jetson TX2 geliştirici kiti ve 360 derece lazer mesafe tarayıcı yer almaktadır. Bu donanımlar, robotun çevresini algılaması ve insan tespiti yapabilmesi için kullanılmaktadır. Kamera ve sensörlerden elde edilen veriler, Robot İşletim Sistemi (ROS) üzerinde işlenerek, robotun otonom hareketi ve insan takibi sağlanmıştır. Ayrıca, sistemin yazılım kısmında Python programlama dili kullanılarak veri işleme ve kontrol algoritmaları geliştirilmiştir. Robotun kapalı ortamdaki pozisyonlaması ve hareket planlaması için Monte Carlo Lokalizasyonu (AMCL) ve Eş Zamanlı Konum Belirleme ve Haritalama (SLAM) algoritmalarından yararlanılmıştır. AMCL, robotun bulunduğu ortamda doğru bir şekilde konumlanmasını sağlarken, SLAM algoritması robotun çevresini haritalandırarak otonom hareketini desteklemiştir. Kinect kamera ile RGB-D verileri toplanmış ve bu veriler kullanılarak insan tespiti gerçekleştirilmiştir. Kinect'in sağladığı derinlik verisi, özellikle karmaşık ortamlarda insanları ayırt etmek ve takip etmek için kullanılmıştır. Tezde yapılan test ve deneyler, geliştirilen sistemin performansını değerlendirmek amacıyla farklı senaryolarda uygulanmıştır. Simülasyon ortamında gerçekleştirilen deneylerde, insan tespiti ve takibi ile robotun uzaktan kontrolünün başarıyla gerçekleştirildiği gözlemlenmiştir. Gerçek ortamda yapılan testlerde ise robotun iskelet üzerindeki derinlik bilgisini alarak belirli hız aralığında robotu kontor ettiğini, insanın pozisyonuna göre hareketlerini uyarladığı görülmüştür. Deneysel sonuçlar, robotun hem simülasyon hem de gerçek ortamda başarılı bir şekilde çalıştığını göstermektedir. Sonuç olarak, bu tez kapsamında geliştirilen robot platformu, insan tespiti ve insandan alınan derinlik bilgisi ile mobil robotu belirli hız aralığında hareket ettirmekti başarılı bir performans sergilemiştir. Gelecekte, sistemin daha karmaşık ortamlarda test edilmesi ve algoritmaların iyileştirilmesi önerilmektedir. Özellikle, robotun farklı ışık koşulları, karmaşık arka planlar ve kalabalık ortamlarda daha etkili bir performans sergileyebilmesi için ek sensörler ve gelişmiş görüntü işleme algoritmaları kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
A study was conducted to develop a robotic platform with detection and autonomous tracking capabilities. With the rapid advancements in robotic technologies, innovations in human detection and tracking have gained significant importance. The primary goal of this study is to develop systems that enable a mobile robot to be remotely controlled based on specific human positions. In this context, the ability of mobile robots to detect and follow humans plays a critical role in areas such as security, service robots, and industrial automation. The key components of the developed system include the Kobuki mobile robot, Microsoft Kinect Xbox 360 camera, NVIDIA Jetson TX2 developer kit, and a 360-degree laser range scanner. These hardware components are utilized for the robot to perceive its environment and detect humans. Data obtained from the camera and sensors are processed on the Robot Operating System (ROS), enabling the robot to move autonomously and track humans. Additionally, data processing and control algorithms were developed using the Python programming language for the software component of the system. To achieve positioning and motion planning in indoor environments, the Monte Carlo Localization (AMCL) and Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) algorithms were employed. AMCL ensures the robot accurately positions itself in its environment, while the SLAM algorithm maps the surroundings to support autonomous movement. RGB-D data were collected using the Kinect camera, which facilitated human detection. The depth data provided by the Kinect were particularly used to distinguish and track humans in complex environments. Tests and experiments conducted in the thesis aimed to evaluate the performance of the developed system in various scenarios. In experiments conducted in a simulation environment, it was observed that human detection and tracking, as well as remote control of the robot, were successfully achieved. In real-world tests, the robot successfully utilized skeletal depth information to control itself within a specific speed range and adapted its movements according to the human's position. Experimental results demonstrated that the robot performed effectively in both simulation and real-world environments. In conclusion, the robotic platform developed within the scope of this thesis successfully achieved human detection and used depth information to move the mobile robot within a specific speed range, exhibiting a robust performance. For future studies, it is recommended to test the system in more complex environments and improve the algorithms. Specifically, additional sensors and advanced image processing algorithms could be utilized to enhance the robot's performance under varying lighting conditions, complex backgrounds, and crowded environments.
Benzer Tezler
- Bomba imha robotları için uzaktan kontrollü bir ateşleme sisteminin tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Design and realization of remote controlled a firing system for bomb disposal robots
ALİ ÜNLÜTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖMER AYDOĞDU
- Bilinen ortamlarda, otonom hareketlerin ve yol planlamasının olduğu robotik sistem tasarımı
Design of robotic system comprising autonomous movements and path planning in the known environments
HALİL ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSelçuk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AKİF DURDU
- Vision based real time obstacle detection and human motion tracking system for movement of indoor autonomous mobile robot
İç mekan otonom mobil robotların hareketi için gerçek zamanlı görüntü tabanlı engelden kaçınma ve insan takip sistemi
ENES GÖNÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilim ve TeknolojiYeditepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM ÜNSALAN
- Gesture imitation learning in human-robot interaction
Taklit yolu ile hareket öğrenme ınsan robot etkileşimi
ITAUMA ISONG ITAUMA
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HATİCE KÖSE-BAĞCİ
- Design and control of a mobile autonomous library robot
Mobil otonom kütüphane robotunun tasarımı ve kontrolü
ANIL AKKIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ