İnsansız kara araçları için LIDAR teknolojisi kullanılarak 3d ortam haritalama sistemi
A 3d environment mapping system for unmanned ground vehicles using LIDAR technology
Yazar: ALİ TOPAL
Danışman: PROF. DR. TUNCAY YİĞİT
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Günümüz dünyasında teknolojik gelişmeler sonucunda insansız kara araçlarının kullanımı ve uzaktan algılama tekniklerinin önemi artmıştır. Bu teknolojiler doğal afetlerlerden savunma sanayisine kadar birçok farklı alanda kullanılmaktadır. İnsansız kara aracının algılayıcılar sayesinde çevresini tanımasıyla ilgili kişi veya kurumlara ortam hakkında doğru verileri aktarması olası kötü senaryoları önlemektedir. Günümüzde kullanılan otonom robotlar gerek hareket kabiliyetleri veya algılama teknikleri yetersiz kalmakta gerekse kişi veya kurumlara maliyetli olmaktadır.

Bu çalışmada, otonom robotların gönderilmesi planlanan ortamlara kullanılacak olan algılayıcı teknikler sayesinde ulaşımının kolaylıkla sağlanması ve ilgili ortamı tanıyarak görevini daha etkin bir şekilde gerçekleştirmesi ve düşük maliyetli olması amaçlanmıştır. Geliştirilen sistemde insansız kara aracının bulunduğu ortamı modelleyebilmesi için LIDAR lazer tarayıcı sensör kullanılmıştır. Çalışma kapsamında 2B LIDAR kullanarak 3B ortam modellemesi gerçekleştirilmiştir. Sistem tasarımında görüntü işleme tekniği ile gece görüşlü kamera kulanılarak, ortam tanımlaması zenginleştirilmiştir. İnsansız kara aracının motor sürme işlemleri ve çeşitli çevre birimlerinin kontrolü Arduino mikrodenetleyicisi ile sağlanmıştır. LIDAR ve kamera ise Raspberry Pi gömülü sistem bilgisayarı üzerinde çalışmaktadır. LIDAR tarayıcısı, kamera, motor sürücüler ve diğer çevre birimlerden gelen tüm veriler, geliştirilen mobil uygulama üzerinden tek bir arayüzde görüntülenmekte ve kontrol edilmektedir.

Gerçekleştirilen çalışma sonucunda, ilgili kuruluşların çevre algılama sistemleri için ayırmış oldukları mali kaynakları azaltacak ergonomik, güvenli, kullanıcının tehlikeli ortamları uzaktan takip ederek ilgili ortamı tanıyabileceği tümleşik bir robot tasarımı oluşturulmuştur.

Abstract:
As a result of technological developments in today's world, the use of unmanned land vehicles and the importance of remote sensing techniques have increased. These technologies are used in many different areas from natural disasters to the defense industry. The unmanned land vehicle, thanks to its sensors, is able to recognize its environment and transfers the correct data about the environment to the relevant people or institutions, preventing possible bad scenarios. Autonomous robots used today have insufficient mobility or sensing techniques and are costly for individuals or institutions.

In this study, it was aimed to provide easy transportation of autonomous robots thanks to the sensor techniques that will be used in the environments that are planned to be sent, and to perform its task more effectively by recognizing the relevant environment and to lower cost. In the developed system, LIDAR laser scanning sensor is used to model the environment where the unmanned land vehicle is located. Within the scope of the study, 3D environment modeling was carried out using 2D LIDAR. In the system design, the definition of the environment has been enriched by using image processing technique and night vision camera. The motor driving operations of the unmanned land vehicle and the control of various peripherals are provided by Arduino microcontroller. LIDAR and camera work on Raspberry Pi embedded system computer. All data from LIDAR scanner, camera, motor drivers and other peripherals are displayed and controlled in a single interface via the developed mobile application.

As a result of the work carried out, an ergonomic, safe, integrated robot design has been created that will reduce the financial resources allocated by the relevant organizations for environmental detection systems, where the user can recognize the relevant environment by remotely monitoring dangerous environments.