İnsansız kara aracı geliştirmeye bütünleşik bir yaklaşım: tasarım, analiz, uygulama ve öneriler
An integrated approach to development of unmanned ground vehicle: design, analysis, implementation and suggestions
Yazar: Kıvanç, Ömer Cihan; Mungan, Tahir Eren; Atila, Berkin; Tosun, Gürkan
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 34 No. 4, 2018
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; This work was supported by,the Scientific and,Technological Research,Council of Turkey,TÜBİTAK,funded project ; İnsansız kara araçları,yörünge takibi,eş zamanlı konum belirleme ve haritalandırma,kinematik modelleme,sezgisel yol arama

Akıllıaraç kavramının elektrikli araçlar ile ivme kazanması ve sonrasında otonom araçteknolojilerine olan ilginin artmasıyla birlikte insansız kara aracı (İKA)çalışmaları ve yatırımları hız kazanmaktadır. İnsansız kara araçları karmaşık bir yapıya ve teknolojiye sahipolmalarına rağmen, kullanımlarıyla beraber birçok avantajı beraberlerindegetirmektedirler. İnsana özgü özelliklere sahip olmamaları (uyku, yorgunluk,sinir vb.), hızlı tepki verebilmeleri ve koşullara göre olasılıkları hesaplayıpen doğru kararı seçebilmeleri İKA’ların en önemli avantajlarıdır. Yapılançalışmada, haritalandırma, konumlandırma, yol arama ve takip etmekabiliyetlerine sahip bir İKA geliştirilmiştir. Belirli bir harita, kroki veyakat planı bulunmayan bir arazide; İKA’nın açık ve kapalı alanda otonom sürüşgeliştirme kabiliyeti yapılan deneyler ile doğrulanmıştır. Çalışmada İKAtasarımı için gereksinim duyulan aşamalar, problemler, çözüm teknikleri,sonuçlar ve öneriler sistematik bir yaklaşım ile sunulmuştur.

In this study, an unmanned ground vehicle (UGV) has been developed, which has the ability to navigate to aself-determined or unknown area, the ability of mapping, localization, trajectory detection and tracking,detection of obstacles and finding a new path to avoid collisions with these obstacles. In an area without aspecific map, sketch or floor plan, UGV's autonomous driving capability in indoor and outdoor, has beenverified by the experiments. A general system block diagram and manufactured UGV are given in Figure A.Purpose: The aim of the study is to develop the design and implementation of a UGV using an interdisciplinary approach and to determine the necessary algorithms and component selection criteria. Theory and Methods: In this study, the mechanical and electrical components of the UGV are determined and kinematic equations of the selected mechanical drive topology are obtained. The trajectory tracking algorithm is simulated in MATLAB/Simulink using the kinematic model of UGV. Also, hybrid filters have been developed to improve the performance of a low-precision GPS. Moreover, simultaneous localization and mapping (SLAM) algorithm is developed for autonomous driving in environments without GPS access. Results: The skidding and vibration of the mecanum wheels are compensated by the encoder, IMU and current sensor fusion. The disadvantages of a low-cost GPS have been minimized using the designed hybrid filters. Highperformance SLAM has been developed by including IMU and radar for HectorSLAM algorithm. Also, autonomous driving is performed using a heuristic path search and trajectory tracking algorithms in indoor and outdoor. Conclusion: The required phases, problems, solution techniques and results for UGV design are presented using an integrated approach in this study. The implementation details and the proof-of-concept design show that the design approach is suitable for use in the autonomous driving.