Nesne takibi yapan denge robot tasarımı

Abstract

Gerçek zamanlı çalışan robotlar günümüzde çok yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar. Bu robotlar endüstride imalat aşamasından hastanelerde teşhis ve tedavi araçlarına kadar geniş bir kullanım alanıyla insanlığa hizmet etmektedirler. Robotların istenilen göreve uygun olarak tasarlanabilmeleri ve verilen görevleri yüksek derecede doğrulukla yapmaları onları gün geçtikçe daha popüler hale getirmektedir. Bu tez çalışmasında ters sarkacın benzeri mantıkla çalışan ve iki tekerlek üzerinde dengede duran bir robot tasarımı yapılmıştır. Ayrıca üzerine entegre edilmiş bir mesafe sensörü yardımı ile nesne takibi yapılmıştır. Tasarlanan robot iki kısımdan oluşmaktadır. Birinci kısımda gerekli ivme sensöründen alınan işaretlerin filtrelenmesi ile daha kaliteli ve az titreşimli bir işaret elde etmek hedeflenmiştir. Bu filtreleme işlemi için Kalman filtreleme metodu kullanılmıştır. İkinci kısımda ise Kalman filtresinin çıktıları yorumlanarak iki adet Doğru Akım (DA) motorun kontrolü PID kontrol tekniği ile yapılmıştır. Robot kontrolü için birçok kontrol metodu kullanılabilmektedir ancak gerçek zamanlı çalışan sistemlere kolay uygulanması ve basit yapısından dolayı PID kontrol tercih edilmiştir. Bu robotun tasarlanması sırasında Kalman Filtresi, PID Kontrol ve Ters Sarkaç çalışma mantığı hakkında teorik ve pratik kazanımlar elde edilmiştir. Bunlara ek olarak ivme ve mesafe sensörleri Arduino programlama yardımıyla efektif bir şekilde kullanılmışlardır. Ek donanımlar kullanılarak daha fonksiyonlu bir robot tasarımı yapılabilir ve bu robotun spesifik görevlerde rol alması sağlanabilir.Anahtar Kelimeler: Denge Robotu, Kalman Filtresi, PID Kontrol

Real time robots are widely used in these days. These robots serve humanity in a wide range of applications from industrial manufacturing to diagnosis and treatment tools in hospitals. The fact that the robots can be designed according to the desired purposes, and high accuracy in the implementation of tasks makes them more popular day by day. In this thesis study, a two wheeled balance robot which has similar working principle with inverted pendulum was designed. In addition, object tracking was managed with a integrated distance sensor. The designed robot consists of two parts. In the first part, it is aimed to obtain a signal with better quality and less vibration by filtering acceleration sensor data. The Kalman Filter method was performed in this filtering process. In the second part, the outputs of the Kalman filter are interpreted and the control of two DC motors is performed by the PID control technique. Many control methods can be used for robot control, but PID control is preferred because of its easy implementation and simple structure in real-time systems.During the design of this robot, the theoretical and practical gains on Kalman Filter, PID Control and Inverted Pendulum operation logic have been obtained. In addition, acceleration and distance sensors have been used effectively with Arduino programming. By using additional sensors, a more functional robot design can be managed and this robot can take a part in specific tasks.Key words: Balance Robot, Kalman Filter, PID Control