Gezgin robotların engelli bir ortamda hedefe erişme problemlerinin incelenmesi
Inspection of the problem of mobile robots at reaching to target in an area that contain obstacles
Yazar: ORHAN KÜÇÜKCEYLAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ABDULLAH SEZGİN
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında gezgin robot projeleri için çok yaygın olarak kullanılan LegoMindStorm RIS (Robotics Invention System) seti ile özel amaçlı projeleroluşturulmuştur.RIS seti , bir RCX (Robotics Command eXplorer) birimi , iki motor , iki dokunmaalgılayıcı , bir ışık algılayıcı , bir dönme algılayıcısı ( rotation sensor ) bir IR ( InfraRed) kuleden ( IR-tower ) ve 700'ü aşkın Lego parçası içermektedir. Bu çalışmada buparçalar tek tek tanıtılmış , genel özellikleri üzerinde durulmuş ve tanıtım amacıylaher birine ait fotoğraflara yer verilmiştir. RIS seti ile gezgin robotlar programlanırkenbirçok programlama ortamı kullanılabilmektedir. Bunlar Lego MindStorm RIS seti ilegelen ve görsel akış çizgesi mantığını kullanan RIS programlama ortamı , hariciolarak sağlanan RoboLab , assembly dilinde programlamaya izin veren LASM , C++gibi yüksek seviye dillerde programlamaya izin veren Spirit ActiveX , C dilinebenzeyen fakat daha kısıtlı özelliklere sahip NQC , ve JAVA ile programlamayısağlayan leJOS olarak sayılabilir. Bu çalışmada belirtilen bu programlamaortamlarına ait genel özelliklere yer verilmiştir.Bu çalışmada programlama ortamı olarak JAVA ile programlamayı sağlayanleJOS seçilmiştir. Çalışmada leJOS ile RCX donanım kontrolü üzerinde durulmuş ,RCX'in dış donanımı olarak RCX üzerindeki düğmelerin , LCD ekranın , motorların ,algılayıcıların , IR arayüzün ve RCX üzerindeki hoparlörün leJOS altında hangisınıflar ile kontrol edileceği ve ne gibi kontrollerin yapılabileceği üzerinde durulmuşayrıca da RCX'e görme özelliği kazandırılması uygulaması gerçekleştirilmiştir.Lego RIS setiyle inşa edilen gezgin robotlarla birçok görevi yerine getirmekmümkündür. Bu gezgin robotlar için tanımlanan görevlerden biri de robotlara görmeözelliği kazandırılarak engelli ortamlarda (labirent) hedefe ulaşma problemleriniçözmeleridir. Kullanıcı tarafından oluşturulan , belirli bir alan ile sınırlandırılmış ,değişik engeller içeren, tanımlanmış belirli bir giriş ve çıkış noktası bulunan ve bunoktalar arasında en az bir yol tanımlanabilen labirent sisteminde; giriş ile çıkışnoktaları arasındaki olası bütün yolların görme özelliği ile belirlenip , bunlardan (birden fazla yol olması durumunda ) en kısa olanı seçilmektedir. Devamında seçilenyol izlenerek , uygun hareketler gerçekleştirmek suretiyle çıkışa ulaşılmaktadır.Öncelikle projeler için inşa edilen robot ve çalışma alanı tanıtılmış ve bunlara aitfotoğraflara yer verilmiştir. Daha sonra gezgin robota görme özelliği kazandırılırkenkameranın kullanımı için var olan iki yaklaşım irdelenmiştir. Projeyle ilgili olarakleJOS ile kameradan görüntü alma ve işleme , alınan görüntünün bölgelere ayrılmasıve bu bölgelerde renk değerleri analizinin nasıl yapılarak hücrelerin geçilebilir olupolmadığına karar verilen aşamalar anlatılmıştır. Devamında ise bu hücrelerinhangilerinin en kısa yolu oluşturduğu algoritma anlatılmış ve robotun çıkışaulaşabilmesi için yapması gereken hareket dizisinin nasıl belirlenip robotauygulatıldığı açıklanmıştır.Tezin sonunda elde edilen sonuçlar kısaca açıklanmıştır.Anahtar kelimeler : Gezgin robotlar , Lego MindStorm RIS , leJOS , görüntüişleme , engelli ortamda hedefe ulaşma , labirent problemi.

Abstract:
In this thesis study , with the Lego MindStorm set which is commonly used formobile robot projects specific aimed projects are formed.RIS set consists one RCX(Robotics Command eXplorer) unit , two motors ,two touch sensors , one light sensor , one IR-tower(InfraRed) and more than 700Lego parts. In this study this parts are introduced , general features are mentionedand with purpose of introduction photos of each part are given.While mobile robots are programmed , many programming environmentscan be used. These are RIS programming environment which comes with LegoMindStorm RIS set and uses visual flow chart logic , externally obtained RoboLab ,LASM which allows programming in assembly language , Spirit ActiveX which allowsprogramming in C++ like high level languages , NQC which is like C but more limitedand leJOS which allows programming in JAVA. In this study general features ofthese mentioned programming environments are given.In this study , as the programming environment , leJOS which allowsprogramming in JAVA is chosen. In the study , RCX hardware control with leJOS ismentioned and under leJOS with which class the buttons on the RCX , LCD display ,motors sensors , IR interface and the speaker on the RCX, as the RCX externalhardware , are controlled , furthermore acquiring the vision abilitiy to RCX , areexplained and performed.It is possible to achieve many tasks with the mobile robots constructued withLego RIS set. One of the tasks defined for these mobile robots is solving the problemof reaching to target in an area that contains obstacles (maze) with acquiring thevision abilitiy. A maze system is defined ;that is produced by user and which is in arestricted area that contains obstacles with one enterance point and one output pointand between this two point at least one continuouns way can be defined , via mobilerobots seeing capability and all the possible ways ( there may be more than one way) that are exist between this two point are detected and the shortest way is selected .And then following the selected way (the shortest one) , with performing theapropriate movement is reached to the output point (finish point).First the robot and the working area constructed for the projects are introducedand the photos belonging to them are given. Then vision guided mobile robot controlis mentioned. About this subject two existing approach on the placement of thecamera , the placement on the robot and the placement seeing the working area ,advantages and the disadvantages are discussed. Concerned with the project ,taking and processing image in leJOS , dividing image into regions and how all thedivided cells are defined admissible or inadmissible evaluating their colour value areexplained. And then which of this cells are constructing the shorthest way algorithm isexplained step by step.In the end of the thesis , the results obtained are explained shortly.Keywords : Mobile robots , Lego MindStorm RIS , leJOS , reaching to target inan area which contain obstacle , maze problem , image processing