Engelli bir alan içinde otomatik olarak hedefini bulabilen bir mobil robotun tasarımı, imalatı ve hareket algoritmalarının geliştirilmesi

Abstract

Mobil robotik konusu günümüzde popüler olan bilimsel çalışma konularından biridir. Pratik olarak günlük hayatta kullanılmaya başlanmışlardır ve gün geçtikçe kabiliyetleri artmaktadır. Mobil robotik, değişik disiplinleri içeren çok sayıda alt konuya sahiptir. Bu konular yol planlama, engelden kaçınma, mobil robot tasarımı ve motor kontrolü vb. şeklindedir. Bu tezde, mobil robotik ile ilgili konulardan endüstriyel kullanımı olabilecek bir mobil robot tasarımı, imalatı ve hareket algoritmalarının geliştirilmesi konuları çalışılmıştır. Diferansiyel sürüş yapısına sahip boyutları (exdxy) 540x600x550(mm), aks mesafesi 770 mm. olan mobil robotun tasarımı yapılmış, SolidWorks programı yardımıyla katı modeli çıkarılmış ve imalatı gerçekleştirilmiştir. Robotun tahrik mekanizması, iki adet servo motor ve bu motorlara bağlı 1/25 oranında iki adet redüktör ve 430 mm çapında iki adet scooter tekerleğinden oluşmaktadır. Robotun tekerleklere ilettiği maksimum güç 800 W ve ürettiği maksimum tork 63,5 Nm’dir. Tekerlekler birbirinden bağımsız hareket ederek robotun doğrusal, olduğu yerde dönme veya açılı hareket gibi değişik hareketleri yapabilmesini sağlamaktadır. Robot 3000 VA değerinde UPS güç kaynağı ile beslenmektedir. Robotun kontrol sistemi, robot üzerine yerleştirilen servo motorlar, servo sürücüler, hareket kontrol kartı ve kişisel bilgisayardan oluşmaktadır. Mobil robotun yazılımı robotun başlangıç ve hedef konumu belli bir ortamda yine konumları belli hareketli veya hareketsiz engeller arasından hedefe ulaşılabilmesi için Visual C# .NET programında geliştirilmiştir. Mobil robotun yol planlamasında potansiyel alan metodundan yararlanılmıştır. Değişik şekillerdeki engeller fare ile çizilebilmektedir. Hedef ve başlangıç konumları kullanıcı tarafından değiştirilebilmektedir. Program sınıflar kullanılarak modüler olarak yazıldığından dolayı hem fonksiyonelliği artmış hem de geliştirilmesi kolaylaşmıştır.

Mobile robotic is one of the today’s popular scientific research issues. Mobile robots are getting more abilities day by day and are being used more widely in practical life. Mobile robotic has a lot of sub-topics including various disciplines. These topics are path planning, obstacle avoidance, mobile robots design and motor control etc. In this thesis some of the sub-topics such as mobile robot design, manufacturing and motion algorithms that can be useful in industrial applications have been studied. A mobile robot having a differential drive system with dimensions (wxdxh) 540x600x550(mm) and with axle length 770 mm has been designed using SolidWorks program, produced and controlled. Robots motion mechanism consists of two motors, two reduction gears that have 1/25 ratio and two scooter wheels whose diameter is 430 mm. Robot’s maximum power transmitted to the wheels is 800 W and can produce maximum 63.5 Nm torque. The wheels can be controlled independently so the robot can go through or rotate with an angle or rotate on a point. The robot has a 3000 VA UPS power supply. Robot’s control mechanism consists of servo motors, servo drivers, a motion control card and a personal computer. The software program of the mobile robot has been designed using Visual C# .NET programming language to be able to reach its goal in an environment cluttered with moving or static obstacles. Potential field method is used for the path planning. Various types of obstacles can be drawn by the mouse. The user can easily determine obstacles positions, starting and goal position. Visual C# .NET programming language is used for the software program. Since the software is written as a modular program using classes, not only its functionality increases but also its development becomes easier.