Tekerlekli otonom robotlar için görüntü işleme tabanlı bir haritalama algoritması geliştirilmesi
Developing a vision based mapping algorithm for autonomous wheeled robots
Yazar: BERKAN ÇAKIR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. LEVENT OVACIK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Görme = Vision ; Görüntü işleme = Image processing ; Haritalama = Mapping ; Lokalizasyon = Localization

Özet:
Robotik haritalamada sınırlı sayıda algılayıcı ile küçük mobil robot uygulamaları için kesin ve güvenilir haritalama teknikleri geliştirmek önemli bir problemdir. Bu çalışma, ucuz bir kamera ve üzerinde bulunan sensorlar ile bulunduğu çevre içerisinde güvenli bir şekilde hareket edebilen tekerlikli mobil bir robot ile bu haritalama problemine bir çözüm sunmaktadır. Robotun hareket kontrolü ve haritalama için kullanılan yüksek hacimli verilerin işlenmesi bir masaüstü bilgisayarda yapılmaktadır. Algılayıcılardan gelen dijital verilerin iletilmesi için kullanılan veri hattı kablosuz bir RF telemetri modülü kullanılarak sağlanmaktadır. Robot platform üzerinde bulunan kamera, robotun hareket ettiği yüzeyden görüntüler almakta ve bu görüntüleri masaüstü bilgisayara iletmektedir. Masaüstü bilgisayar ise görüntü işleme tekniklerini kullanarak optik akış vektörlerinden robotun anlık konumunu hesaplamaktadır. Masaüstü bilgisayar ayrıca robotun içerisinde bulunduğu ortamdaki engellere ilişkin mesafe bilgileriyle ortamın haritasını çıkarmaktadır. Robotun lokalizasyon ve haritalama performansı, içerisinde farklı noktalarda konumlandırılmış engellerin bulunduğu 2-boyutlu çalışma alanlarında test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, robotun içinde bulunduğu ortamın haritasını çıkarabildiğini ve kendini kabul edilebilir bir hassasiyette konumlandırabildiğini göstermektedir.

Abstract:
Developing precise and reliable mapping methods for small mobile robot applications with limited sensing equipments is a critical problem in robotic mapping. This study proposes a solution to this mapping problem with a low-cost camera and a wheeled mobile robot which is maneuvering safely in its environment with the help of the sensors on it. Highly intensive computational burden for data processing software for mapping and motion control of the robot is performed on a remote computer. A wireless RF telemetry module is used to provide a link between the remote computer and the robot platform for transmitting digital data from the sensing equipment. The camera, which is located on the robot platform, takes the images of the surface on which robot moves and transmits those images to remote computer. The remote computer uses image processing techniques and calculates the immediate position of the robot from optical flow vectors. It also processes the map of the environment in which robot moves by using the distances of the obstacles located in that environment. The robot's localization and mapping performance is tested in some two-dimensional work spaces with several obstacles placed in various locations. The results show that the robot is capable of building the map of the work space and locating itself with an acceptable precision.