Mobil robotlarda ultrasonik sensörler ile çevre haritalama ve navigasyon

Abstract

MOBİL ROBOTLARDA ULTRASONIK SENSORLER İLE ÇEVRE HARİT ALAMA VE NAVİGASYON ÖZET Bu çalışmada, çevre haritalama ve navigasyon işlemlerinde kullanılan yöntemler Nomad 200 Mobil Robotuna uygulanmış ve sonuçların değerlendirilmesi yapılmıştır. Mobil robotlar üzerinde yapılan çalışmaların gerçek zamanlı ve uygulanabilir olması için en önemli kıstas zamandır. Bu kıstas göz önünde bulundurularak bulanık mantık ve Dempster Shafer yöntemleri uygulanmıştır. Bulanık mantık yöntemlerinin işlem.hızı ve belirsiz yapıdaki verilerin işlenmesi konusunda gösterdiği başarı sayesinde robotik alanında sıkça kullanılmaktadır. Yapılan çalışmada, robotun çevre ile olan etkileşimi ultrasonik sensörler ile sağlanmaktadır. Ultrasonik sensörler ucuz ve başarılı bir sensör tipi olmasının yanında, yapısından kaynaklanan problemlerden dolayı çalışması zor olan sensör tiplerinden biridir. Yapılan çalışmalar sırasında bu problemlerin en alt seviyeye indirilmesi sağlanmıştır. Ultrasonik sensörlerden gelen veriler Dombi, Dubois Prade, Yager, Sugeno, Einstein Bulanık Mantık operatörleri ve Dempster Shafer yöntemi ile işlenip çevre haritaları oluşturulmaktadır. Çevre haritası oluşturmak için kullanılan 6 adet yöntem, harita oluşturulurken harcadıkları zaman ve oluşturulan harita ile gerçek harita arasındaki hata oranı gibi esaslar göz önüne alınarak karşılaştırılmış ve bu karşılaştırmalar sonucunda başarılı olarak kabul edilen yöntemler navigasyon adımında kullanılmıştır. Navigasyon işlemi mobil robotun çevredeki engellere çarpmadan hedef olarak belirlenmiş noktaya kendine yollar belirleyerek ulaşmasıdır. Bu işlem için robotik uygulamalarda sıklıkla kullanılan A* yöntemi seçilmiştir. Bu yöntem robotun geçebileceği en uygun yolu en kısa zamanda bulabilmektedir. Yapılan navigasyon uygulamasında, çevre haritalama adımından gelen veriler sürekli olarak işlenerek robotun çevredeki engellere çarpmadan hedefe ulaşması sağlanmıştır. xı

MAP BUILDING AND NAVIGATION TECHNIQUES FOR MOBILE ROBOTS USING ULTRASONIC RANGE FINDERS SUMMARY In this study several map building and navigation techniques are successfully applied to Nomad 200 mobile robot and its experimental results are presented. Speed and accuracy criterias are very important for real-time map building and navigation applications. For real-time map building processes, fuzzy logic and Dempster Shafer techniques are preferred. Fuzzy Logic based techniques are good at accuracy and fast working operations. Range measurement operation is handled by ultrasonic range finders but these finders have some difficulties on working in confined and complicated environments. In this study, ultrasonic range finders' problems are minimized during the sensor fusion process. Range measurements are processed by Dombi, Dubois Prade, Yager, Sugeno, Einstein Fuzzy Union Operators and Dempster Shafer techniques. Environment maps are generated after these processes. Different techniques results are compared in two ways. Firstly, time based comparison is done. This comparison computes elapsed time to successfully implementation of map building process. Secondly, map building results are compared with original map which is given to Nomad 200 Simulator. After this comparison, chosen successful technique is used for navigation processes. Navigation process is finding a suitable and shortest path to the goal. A* technique is widely used by many robotic researchers. A* technique can find suitable paths in shorter time than other navigation techniques. In this study map building results are taken consequently and paths are generated using this environment maps. xn