FDAM ile hareket ettirilen dört çeker mobil robotun FPGA ile kontrolü
Control with FPGA of the four-wheel drive mobile robot driven by BLDC motor
Yazar: MEHMET BURAK GÖLEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ÇELİK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: FPGA = FPGA ; Hareketli robotlar = Mobile robots

Özet:
Son yıllarda gelişen mikroişlemci teknolojisi, sensör teknolojisi ve motor sürücü sistemlerindeki gelişmeler ile birlikte mobil robotlar hakkında yapılan çalışmalar artmıştır. Mobil robotlar genellikle insanlar açısından tehlikeli ortamlarda yapılan arama kurtarma çalışmalarında, yük taşıma-yerleştirme sistemlerinde, coğrafi bilgi sistemlerinde veya haritalamada kullanılmaktadır.
Bu çalışmada karşısına çıkan engelleri algılayarak yönünü belirleyen bir dört çeker mobil robotun tasarımı ve kontrolü gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan dört çeker mobil robotun her bir tekerleği kapalı çevrimli FDAM (Fırçasız Doğru Akım Motoru) ile hareket ettirilmiştir. Böylece daha hassas dönüş açısı ve geniş bir hız aralığında çalışma imkânı elde edilmiştir. Ayrıca mobil robot tekerleklerinin yüksek verimli tahrik elemanı olan FDAM ile hareket ettirilmesi ile mobil robotun enerji tüketimi de azaltılarak çalışma süresi arttırılmıştır. Dört çeker mobil robotun kontrol algoritması National Instruments firması tarafından üretilen Myrio-1900 FPGA geliştirme kartında oluşturularak mobil robotun engelleri hızlı bir şekilde algılaması ve hızlı bir şekilde tepki vererek yönünü belirlemesi sağlanmıştır.
Çalışmada engelleri daha doğru ve hassas bir şekilde algılamak için yüksek hassasiyete sahip LiDAR kullanılmıştır. LiDAR dört çekerli mobil robotta bulunan bir servo motor üzerine monte edilmiştir. Servo motor ile LiDAR'a hareket kabiliyeti kazandırılmaktadır. Servo motor sayesinde LiDAR iki yüz yetmiş derece görüş açısına sahip olmaktadır. Böylece mobil robot karşısına çıkan tüm engelleri algılayabilmektedir.

Abstract:
In recent years, studies on mobile robots are increased thanks to improvement of microprocessor & sensor technology, motor driver systems. Mobile robots are frequently used in search and rescue operations occurring in places where is considered dangerous for human to work, in load carry and displacement operations, in geographic information systems or in mapping processes.
In this study, a 4WD robot that detect obstacles and decide its path according to them was designed and required control processes were applied. Each wheel of designed robot was propelled with closed loop BLDC (Brushless DC) motor. By doing this not only more precise turning angle was achieved, but also ability to work with very high-speed range was obtained. Besides, together with closed loop BLDC motor, which is considered as highly efficient propulsion device, total energy requirement of mobile robot decreased and thus led us to achieve more operation time between each recharge. Control algorithm of 4WD mobile robot was created by using Myrio-1900 FPGA development card (produce by National Instrument) and thus provide the robot to perceive and react quickly to decide its path
In this study, to detect obstacles quicker and more precisely, LiDAR was used which has high sensitivity rate. LiDAR was mounted on a servo motor located on the 4WD robot. LiDAR was given ability to move by using servo motor. With servo motor combination, LiDAR has a range of 270-degree field of view. Thence the mobile robot able to detect all the obstacle that it faced with.