Engelli bir alan içinde hedefine otomatik olarak ulaşabilen bir mobil robotun kabiliyetinin araştırılması

Abstract

Mobil robot teknolojisi devamlı gelişmektedir. Günümüzde de mobil robotlar genellikle askeri, bilimsel ve endüstriyel araştırma yapması amacıyla kullanılmaktadır. Bu çalışmada engelli bir alan içinde hedefine otomatik olarak ulaşabilen bir mobil robotun tasarımı iyileştirilerek kabiliyeti arttırılmıştır ve hareket algoritmaları geliştirilmiştir. Mobil robotun toplam ağırlığını ve maliyetini azaltmak için masaüstü bilgisayar yerine Mini 2440 isimli ARM işlemcisine sahip olan gömülü bir sistem kullanılmıştır. Güç kaynağı olarak UPS yerine de binek araçlarda kullanılan 12V?luk 72 amperlik bir akü tercih edilmiştir. Mobil robotta hareket kontrol kartı yerine STM32F4 Discovery Board kullanılarak mobil robotun hareket kabiliyeti arttırılmıştır. Mobil robotun hareketin başlangıç ve hedef konumu belli bir ortamda hareketli ve/veya hareketsiz engellerden kaçınarak hedefe ulaşılabilmesi için Visual C# .NET programında bir yazılım geliştirilmiştir. Bu yol planlamasında potansiyel alan metodundan faydalanılmıştır. Potansiyel alan çalışma sahasında hareketli engeller olduğu durumda yetersiz kalmaktadır. Bu hareketli engellerin konumlarının dikkate alınarak mobil robot yol planlamasının yapılabilmesi için yeni bir algoritma geliştirilmiştir. Ayrıca rastgele ekranda beliren engellerin dikkate alınması ve çarpma riski taşımayan engellerin dikkate alınmaması gibi özellikler algoritmaya eklenmiştir. Daha sonra bu algoritma sadeleştirilerek Mini 2440 gömülü sisteme adapte edilmiştir. Mini 2440 gömülü sistem ile STM32F4 Discovery Board arasında RS-232 haberleşmesi yapılarak mobil robotun planlanan yolda hareketi sağlanmış ve engellerden kaçınarak hedefine ulaştığı gözlemlenmiştir.

Mobile robot techonology is constantly evolving. Today, the mobile robots are often used to for military purposes, for scientific and industrial researches. In this work the ability of a mobile robot reaching automatically to the goal in a cluttered environment by improving its design has been increased and motion algorithms have been implemented. To reduce the total weight and cost of the mobile robot Mini 2440 embedded system with an ARM processor is used instead of a desktop computer. As a power supply 12V, 72 ampers battery used in passengers cars has been preferred to UPS. The motion abilility of the mobile robot has been increased using STM32F4 Discovery Board instead of a motion control card. A software program has been developed using Visual C# .NET programming language to be able to reach its goal by avoiding obstacles in an cluttered environment with moving and/or static obstacles. Potential field method is utilised for the path planning. The potential field method is not sufficient in the case of moving obstacles in the workspace. A new algorithm has been developed to be able to achieve the path planinig of the mobile robot regarding the positions of these moving obstacles. Besides, some features have been added to the algorithm such as taking into account random obstacles and ignoring the obstacles that do not pose a threat. Later on, this algorithm has been adopted to the embedded system by means of its simplification. The movement of mobile robot on the planned path has been made by communicating Mini 2440 embedded system and STM32F4 discovery board using RS-232 and it has been observed that the mobile robot reaches its destination by avoiding obstacles.