Gezgin robotların kinematik ve dinamik kısıtlarını dikkate alarak yol planlaması ve kontrolü
Path planning and control considering kinematic and dynamic constraints of mobile robots
Yazar: SİNEM ÖN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET YAZICI
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalısmada, gezgin robotların kinematik ve dinamik kısıtlarını dikkate alarak yol planlaması ve kontrolü gerçeklenmektedir. Gezgin robotların yol planlamasında kullanılan klasik baslangıç-hedef yol planlama algoritmaları gezgin robotların kinematik kısıtlarını ve baslangıç-hedef yönelimlerini dikkate almamaktadır. Bu çalısmada kinematik kısıtları ve yönelimleri göz önüne alarak pürüzsüz yol planlama yaklasımı gerçeklenmistir. Bu yaklasım ayrıca sonradan yol pürüzsüzlestirme ile de karsılastırılmaktadır. Gezgin robotun planlanan bu tip yolların takibinde doğrusal hız, açısal hız ve ivme gibi bazı değiskenlerdeki kısıtları dikkate alması gerekmektedir. Doğrusal ve açısal hız kısıtı, gezgin robotun uyarıcılarındaki fiziksel limitlerinden olusmaktadır. Ivme kısıtı ise araç dinamik modelinin bir bileseni olarak ele alınmaktadır. Literatürde yol takibi için önerilen kinematik model tabanlı kontrol yaklasımları bu kısıtları dikkate almamaktadır. Bu çalısmada araç yol takibi için referans yönetimi yaklasımı önerilmistir. Bu yaklasım tanımlanan kısıtları sağlamaktadır. Ayrıca gezgin robotun referans yolu istenen hız ile takip etmesi sağlanmaktadır. Önerilen yöntem test edilmis ve klasik yöntemler ile karsılastırılmıstır.Anahtar Kelimeler: Gezgin robot, pürüzsüz yol planlama, yol pürüzsüzlestirme, yol takibi, referans yönetimi

Abstract:
In this study, path planning and control considering kinematic and dynamic constraints of mobile robots are proposed. Classical start-goal oriented path planning algorithms for mobile robots find paths that do not consider robot kinematic constraints and robot orientations at the start-goal states. In this study, smooth path planning approach is proposed considering kinematic constraints and orientations and this approach is also compared to path smoothing. The constraints on the variables such as the linear velocity, angular velocity and acceleration should also be considered while controlling a mobile robot along a planned path. Linear and angular velocity constraints are related to pysical limits of the actuators. The acceleration constraint is taken as a simple part of vehicle dynamic model. In literature, kinematic based path tracking controllers do not consider these constraints. In this study, a reference governor approach is proposed for path tracking of nonholonomic mobile robots. This approach finds the reference point that satisfies all predetermined constraints. As long as the predetermined constraints are satisfied, changing the reference point also provides path tracking with desired velocity. This approach is tested and compared to classical path tracking approaches.Keywords: Mobile robot, smooth path planning, path smoothing, path tracking, reference governor