Kapalı alanda lazer mesafe ölçer temelli dinamik ve statik engellerden sakınabilen zeki mobil robot

Abstract

Uzay çalışmaları, askeri uygulamalar, servis robotları, endüstriyel yük taşıma robotları gibi birçok alanda mobil robotlar ile karşılaşılmaktadır. Mobil robotların bağımsız hareket edebilme özelliği esnek uygulama avantajı getirmektedir. Mobil robotlar hareket kabiliyetlerine göre sınıflandırılmaktadır. Tekerlek yapılarından kaynaklı hareket kabiliyeti yüksek mobil robotlara çok yönlü mobil robotlar denmektedir. Çok yönlü mobil robotlar dar alanlarda daha fazla hareket imkânı sağlamaktadır. Çalışmada Mekanum tekerli bir çok yönlü mobil robot geliştirilmiştir. Geliştirilen mobil robota durağan ya da hareketli engellerden sakınması için lazer tabanlı mesafe sensörü eklenmiştir. Çalışma üç senaryo ile denenmiştir. Birinci senaryoda robot deney ortamında çarpışmadan dolaşması beklenmiştir. İkinci senaryoda durağan engellerin bulunduğu bir parkuru tamamlaması beklenmiştir. Üçüncü senaryoda hem durağan hemde hareketli engellerin bulunduğu bir parkuru tamamlaması beklenmiştir. Birinci senaryoda sağ duvar ile mesafesi korunarak ortam içerisinde dolaşılmıştır. İkinci ve üçüncü senaryoda, sensörden gelen nokta bulutu verileri çalışmada sunulan yöntem ile önce engellerin tespiti için filtrelenmiştir. Filtrelenen verilerden engellerin başlangıç ve bitiş noktaları tespit edilip engeller arası boşlukların genişlikleri hesaplanmıştır. Hesaplanan boşlukların genişliklerine göre çalışmada tasarlanan bulanık mantık denetleyicisine boşluk merkez açısı, en yakın engel açısı ve en yakın engel mesafesi bilgileri giriş olarak verilmektedir. Bulanık mantık denetleyicisi robotun hareketi için ilgili hareket çıktısını üretmektedir. Birinci ve ikinci senaryoda %100 başarı oranında parkur tamamlanmıştır. Üçüncü senaryo %60 başarı oranında tamamlanmıştır.

Mobile robots are encountered in many fields such as space studies, military applications, service robots and industrial freight transport robots. The mobile robots' ability to move independently brings the advantage of flexible application. Mobile robots are classified according to their mobility. Mobile robots with high mobility due to wheel structures are called versatile mobile robots. The versatile mobile robots allow more movement in confined spaces. In this study, a versatile mobile robot with Mecanum wheel has been developed. The developed mobile robot is equipped with a laser-based distance sensor to avoid stationary or moving obstacles. The study was tried with three scenarios. In the first scenario, the robot was expected to wander around the experimental environment without collision. In the second scenario, it was expected to complete a course with stationary obstacles. In the third scenario, it is expected to complete a track with both stationary and mobile obstacles. In the first scenario, the distance between the right wall and the environment was maintained. The point cloud data from the sensor from the second and third scenarios were first filtered for the detection of obstacles by the method presented in the study. From the filtered data, the starting and ending points of the obstacles were determined and the widths of the gaps between the obstacles were calculated. The fuzzy logic controller, which is designed according to the width of the calculated gaps, is provided with the input of the gap center angle, the closest obstacle angle and the closest obstacle distance. The fuzzy logic controller generates the corresponding motion output for the movement of the robot. The first and second scenarios were successfully completed with %100 correctly. The third scenario was completed with %60 correctly.