Bilinen ortamlarda, otonom hareketlerin ve yol planlamasının olduğu robotik sistem tasarımı
Design of robotic system comprising autonomous movements and path planning in the known environments
Yazar: HALİL ÇETİN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AKİF DURDU
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde gelişimine hızla devam eden robotik sistemler, günlük hayatımızın içinde daha çok yerini almaktadır. Mobil robotlar, bulundukları ortamlarda hareket edebilecekleri alanların haritalarını çıkarabilmekte ve çıkardıkları bu haritaların içinde belirlenen hedeflere en kısa yoldan giderek minimum sürede ulaşabilmektedirler. Bu tez çalışması, bir mobil robotun otonom yol planlaması konusuyla ilgilenmekte ve çalışmaları aşamalar halinde dizinlemektedir.
Çalışmada ilk olarak ortamı yukarıdan bir kamera ile izleyen ve bu şekilde mobil robotlar ile elde edildiği varsayılan haritalarda, hedefi belli olan bir noktaya Q-öğrenme algoritması kullanarak en kısa zamanda gidilebilecek yol planlaması yapılmıştır. Bir sanal mobil robotun, farklı örnek haritalarda ki hedeflerin farklı noktalarda konumlandırıldığı durumlarda, doğru yolları Q-öğrenme algoritması çalıştırılarak bulabildiği gösterilmiştir. Sonrasında algoritma, yapılan bir uygulama üzerinden sistemin nasıl çalıştığını gösteren bir çalışma ile desteklenmiş ve ilgili veriler kayıt altına alınmıştır. Yol planlamasını yapabilen bir robotun hareket kabiliyetlerinin geliştirilmesi ihtiyacının ortaya çıktığı gözlenmiştir. Simülasyon ortamında mobil robotların bilinmeyen bir çevrede hareket ederken yapacakları dönüşleri daha esnek ve yumuşak bir şekilde yapabilmeleri için bulanık mantık tabanlı bir hareket kontrolü tasarlanmıştır.
Çalışmanın sonraki aşamalarında, bir robotun operatör hareketlerini yapay sinir ağları aracılığıyla öğrenebilmesi amaçlanmıştır. Böylece yol planı yapılmış bir mobil robotun hareket kabiliyeti geliştirilebilecektir. Bu amaçla bir robot kol ve bir robot el tasarlanmıştır. Robot el 3D yazıcı ile hazırlanmıştır. Robot kol ile hız tabanlı sınıflandırma uygulaması, robot el ile hareket tabanlı sınıflandırma uygulaması yapılmıştır. Robotlar hareketlerini sınıflandırılmış insan hareketlerine göre yapmaktadır.
Böylece bu tez çalışmasında yol planlaması, hareket kontrol ve operatör hareketlerinin öğrenilmesi ile ilgili iki simülasyon ve üç uygulama yapılmıştır.

Abstract:
In these days, robotic systems which rapidly continue its development are increasingly used in our daily life. Mobile robots, both draw the map where they may move in their environment and reach to the determined target in the shortest time by going on the shortest way in their prepared map. This thesis study interests autonomous path planning for one mobile robot and indexes works in stages.
At first in study, it is made path planning which can go on by using Q-learning algorithm to a known target in the shortest time on the maps which was assumed to be received through mobile robots which monitors the environment via a camera from above. It is shown that a virtual mobile robot can find true ways by using Q-learning algorithm on a different sample maps in situations of targets which positioned on different points. After that the algorithm is supported with a project which shows how the system works on an application and the related data is registered. It has been observed that the necessary is appeared to improve a mobile robot's movement abilities which can do path planning. Fuzzy logic based movement controller is designed for turning more flexible and softer for mobile robots when they move in an unknown environment in simulation space.
At the next stages of the study, it is aimed that a robot can learn an operator's movements by artificial neural. In this way movement ability can be improved for a mobile robot which has a path plan. A robot arm and a robot hand are designed for this purpose. Robot hand is prepared via 3D printer. Speed based classification application by robot arm, movement based classification application by robot hand is made. Robots do their movements according to classified human movements.
So in the study of these thesis two simulations and three applications about path planning, movement control and learning operator movements are made.