Gezgin robotların konum belirleme ve engel sakınım probleminin tek kartlı bilgisayar sistemi kullanılarak çözümü
The solution of the mobile robots' localization and obstacle avoidance problem using single board computer system
Yazar: SERDAR SOLAK
Danışman: DOÇ. DR. EMİNE BOLAT
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: En kısa yol problemi = Shortest path problem ; Görüntü işleme yöntemleri = Image processing methods ; Hareketli robotlar = Mobile robots ; Sayısal görüntü işleme = Digital image processing

Özet:
Yapılan tez çalışmasında, Tek Kart Bilgisayar (TKB) sistemleri kullanılarak gezgin robotların hareket ve kontrol edilmesine yönelik çalışmalar ve yöntemler sunulmak-tadır. Çalışmalarda, gezgin robotun ortamda bulunan engeller ve hedefi bulması için görüntü işleme tekniklerinden faydalanılmaktadır. Ortamda bulunan nesneler tespit edildikten sonra, ortamın ızgara tabanlı haritası çıkarılmaktadır. Çıkarılan harita üze-rinde Genetik Algoritma (GA), uygulanarak robotun en kısa yoldan hedefe ulaşması sağlanmaktadır.
Tez çalışması kapsamında, gezgin robotların hareketi için üç bloktan oluşan bir sistem önerilmektedir. Görüntü işleme bloğu adı verilen ilk blok, ortamın ızgara tabanlı haritasını çıkarmakta, Yol planlama bloğu ismi verilen ikinci blok, en kısa yolu hesaplamakta ve Robot hareket bloğu adı verilen son blok ise robotun hareket etmesi için gerekli, açı, mesafe ve komut bilgilerini oluşturarak robotun hareket ettirilmesini sağlamaktadır.
Yapılan ikinci çalışmada, gezgin robotların uzaktan hareket ve kontrol ettirilmesi için, web tabanlı gezgin robot hareket ve kontrol sistemi önerilmektedir. Çalışmada, gerçek bir laboratuvar ortamında bulunan P3-DX gezgin robotunun, sanal ortamda bulunan engellere çarpmadan, sanal hedefe ulaşması sağlanmaktadır. Ayrıca P3-DX gezgin robotu, kullanıcı tarafından uygulanan hareket komutları ile yönünü ve konumunu değiştirebilmektedir. 
Tez kapsamında yapılan üçüncü çalışmada, stereo görme kullanılarak mesafe kesti-rimi yapılmakta ve gezgin robotun ortamda bulunan engellere çarpmadan hedefe ulaşması sağlanmaktadır.
Laboratuvar ortamında hazır durumda bulunmasından dolayı P3-DX gezgin robotu kullanılmaktadır. Yapılan çalışmalarda, uygulama yazılımlarının kodlanmasında C, C++ ve PHP programlama dilleri, görüntü işleme uygulamaları için OpenCV kütüphanesi gibi açık kaynak kodlu yazılımlar kullanılmaktadır. Ayrıca robotun kontrol ve hareket ettirilmesinde gömülü sistem olarak BeagleBoard-xM kullanılmaktadır. Yapılan çalışmalar ve önerilen sistemler, küçük değişikliklerle farklı robotlara uygulanabilmektedir.

Abstract:
In this thesis, the studies and methods for the motion and control of mobile robots are presented using Single Board Computer systems. In these studies, the image processing techniques are used for the detection of the objects. The grid-based map is created using detected objects. Then, the shortest path is obtained applying Genetic Algorithm to the generated map. 
In the first study, a motion planning system including three blocks is proposed. The first block, image processing block, is used for generating a grid-based map of the environment. The second block, path planning block, is utilized for the shortest path. The last block, robot motion block, provides the motion of the robot.
In the second study, a web-based motion and control system is proposed for the robot. It is provided that the mobile robot navigates avoiding the virtual obstacles to reach the virtual target in the real laboratory environment. The motion of the robot can also be controlled by the users' commands. 
In the last study, a stereo vision-based distance estimate is used for the robot's motion. The distance between the robot and obstacles is calculated to reach the target avoiding obstacles. 
Since the P3-DX robot exists in the laboratory environment, it is used in all experimental studies. Open source software such as C, C++ and PHP languages and OpenCV library are used for the application program. For controlling and motion of the robot, BeagleBoard-xM is utilized as an embedded hardware. The realized and proposed systems can be applied to different robots with slight changes.