Eğitim ve araştırma amaçlı gezgin robot geliştirilmesi

Abstract

Gezgin robotlar artan şekilde üretim, sağlık, uzay ve savunma alanlarında insanlara hizmet vermektedir. Bu alanlarda geliştirme yapan personelin eğitimi veya saha uygulamasından önce geliştirilen sistemlerin testi için eğitim ve araştırma amaçlı gezgin robotlara ihtiyaç duyulmaktadır. Eğitim ve araştırma amaçlı çok geniş yelpazede gezgin robot platformları geliştirilmiştir. Gezgin robotlar üretim amaçlarına göre sadece eğitim, sadece araştırma ve hem eğitim hem de araştırma amaçlı gezgin robotlar olarak gruplanabilmektedir. Buna rağmen, geliştirilen platformun kullanımı kullanıcıya bağlı olduğundan bu kategoriler arasında katı bir ayrım bulunmamaktadır. Bu çalışmada, eğitim ve araştırma amaçlı gezgin robot platformu (Evarobot) geliştirilmiştir. Robot üzeri çalışmalarda kolaylık sağlamak ve hızlı uygulamalara imkân vermek için robotun mekanik ve elektronik donanımları ve kontrol yazılım mimarisi modüler ve tekrardan konfigüre edilebilir şekilde tasarlanmıştır. Robotun yazılım mimarisi Robot İşletim Sistemi (ROS) ara katmanı kullanılarak geliştirilmiştir. 3B benzetim ortamı Gazebo için robotun kinematik ve dinamik modeli hazırlanmıştır. Ayrıca Evarobot’un MATLAB üzerinden kontrolünün gerçekleştirilebilmesi için ilgili kütüphaneler geliştirilmiştir. Eğitim ve araştırma amaçlı kullanımlarda kolaylık sağlamak için Evarobot’un geniş kullanıcı dokümanları ve deney dokümanları hazırlanmıştır. Geliştirilen gezgin robot platformunun testleri Gazebo benzetim ortamı ve gerçek ortamda yapılmıştır. Sistemin bütünleşmiş şekilde çalışırlığının kontrolü için uzaktan kumandalı kontrol, rastgele dolaşma davranışı ve eş zamanlı konumlandırma ve haritalama testleri her iki ortamda da başarı ile tamamlanmıştır.

Mobile robots are increasingly serving people in the field of production, health, space and defense fields. Mobile robot platforms are required for education of the people who develop products in these areas, or initial testing of developed systems before field application. A wide range of mobile robot platforms have been developed for educational studies and research. Mobile robot productions can be grouped as the ones for only the purposes of the education, only for the research and both of them. However, there is no strict distinction between these groups since the use of the developed platforms depend on the user. In this study, a mobile robot for educational studies and research was developed. The robot’s mechanic, electronic hardware and control software was designed to be modular and reconfigurable to provide quick application development. The software architecture of the robot was developed using Robot Operating System (ROS) middleware. Kinematic and dynamic model of the robot was prepared for the GAZEBO which is a 3D simulation environment. In addition, related software libraries have been developed so that Evarobot can be controlled via MATLAB. Extensive user and laboratory manual of Evarobot have been prepared for ease of use in educational and research purposes. The tests of the developed mobile robot platform have been carried out both in Gazebo simulation environment and real environment. In order to verify the integrated operation of the system, the wander, simultaneous localization and mapping, and teleportation tests have been successfully completed in both simulation and real environments.