Yalnız yaşayan yaşlılar için evde izleme robotu
Home surveillance robot for elderly people living alone
Yazar: SOYKAN ŞEMŞİR
Danışman: PROF. DR. ORUÇ RAİF ÖNVURAL
Maltepe Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Görüntü işleme = Image processing ; Görüntü işleme algoritmaları = Image processing algorithms ; Hareketli robotlar = Mobile robots ; Robot manipülatörleri = Robot manipulators ; Robot sürücü = Robot actuator ; Robot tasarımı = Robot design ; Robotik = Robotics ; Robotik programlama = Robotic programming ; Robotlar = Robots ; İnsan-robot etkileşim = Human-robot interaction

Özet:
Ülkemizde yaşlı nüfusun artış eyleminde olduğu yakın gelecekte yaşlı insan sayısının ve evlerinde yalnız yaşayan yaşlı insan nüfusunun hızlı bir artış göstereceği istatistiklere yansımıştır. Evlerinde yalnız yaşayan yaşlı insanların güvenlik, sağlık, psikolojik ve hayati durumlarının sürekli kontrol altında tutulması gereksinimi bulunmakta olup günümüzde daha çok insan gücü ile bu gereksinim giderilmeye çalışılmaktadır. Gelişen teknolojiyle birlikte robotik sistemler bu gereksinimin karşılanmasında kullanılabilecek düzeye ulaşmıştır. Bu amaç doğrultusunda yalnız yaşayan yaşlı insanların evlerinde güvenli bir şekilde yaşamalarının sağlanması, hayati durumlarının gözetilmesi gibi işlemlerin robotik bir sistemle sağlanabileceği düşünülmüş, otonom olarak haritalama yapabilen, harita bilgisini kullanarak otonom olarak ev içinde gezinebilen, kamerası yardımıyla kişileri tanıyabilen ve sürekli olarak kişilerin görüntüsünü alabilen düşük maliyetlerle geliştirilen akıllı bir mobil robot prototipi bu tez çalışmasıyla geliştirilmiştir.
Geliştirilen robot bulunduğu ortamın haritasını çıkarılmasında SLAM yöntemini, ortamda engellerden kaçınarak otonom gezinme görevini gerçekleştirmek için NAV2 paketini, otonom haritalama işlemleri için Frontier Exploration yöntemini, kişinin yüzünün algılanması işlemleri için Haar Cascade Classifier, kişinin tanınması işlemleri için LBPH yöntemini kullanmaktadır. Robotun hareketinin sağlanması, bileşenlerinin koordineli olarak hareket etmesi, haberleşme yapısının sağlanması ve sistem yönetimi için açık kaynak kodlu ROS2 Humble sürümü kullanılmıştır. Robot donanım seviyesinde mikro işlemci kartı, mikro kontrol kartı, motor sürücü kartı, entegre enkoder sensörlü motor, lidar mesafe sensörü, kamera ve batarya bileşenlerine ihtiyaç duymaktadır. Robot oluşturulmasında kullanılan bileşenler ve açık kaynak kodlu yazılımların kullanılması neticesinde düşük maliyetli ve modüler bir proje ortaya çıkmıştır. Modüler yapısı sayesinde insan robot etkileşimi, sağlık verilerinin analiz edilmesi, acil durumlarda ilgili birimlere haber verilmesi gibi ek özellikler robota kolayca entegre edilebilir.

Abstract:
It is reflected in the statistics that the number of elderly people and the population of elderly people living alone in their homes will increase rapidly in the near future. There is a need to keep the security, health, psychological and vital conditions of elderly people living alone in their homes under constant control, and today this requirement is tried to be met with manpower.  With the developing technology, robotic systems have reached a level that can be used to meet this requirement. For this purpose, it is thought that a robotic system can be used to ensure that elderly people living alone can live safely in their homes and monitor their vital conditions. In this thesis, an intelligent mobile robot prototype that can autonomously map, navigate autonomously in the home using map information, recognize people with the help of its camera and continuously take images of people has been developed with low costs.
The developed robot uses the SLAM method for mapping the environment, the NAV2 package for autonomous navigation by avoiding obstacles, the Frontier Exploration method for autonomous mapping, the Haar Cascade Classifier for face detection, and the LBPH method for person recognition. The open source ROS2 Humble version was used to provide the movement of the robot, coordinated operation of its components, communication structure and system management. At the hardware level, the robot requires microprocessor board, micro control board, motor driver board, motor with integrated encoder sensor, lidar distance sensor, camera and battery components. As a result of the components used in the creation of the robot and the use of open source software, a low-cost and modular project has been developed. Due to its modular structure, additional features such as human robot interaction, analyzing health data, notifying the relevant units in emergency situations can be easily integrated into the robot.