Arama kurtarma amaçlı diferansiyel sürüşlü tekerlekli robot tasarımı ve gerçeklenmesi

Abstract

Birçok farklı alandaki teknolojik yeniliklerle birlikte robot teknolojisi de hızla gelişim kazanmıştır. Gerektiğinde insanların yüklerini azaltmak için geliştirilen bu sistemlerin bir kısmı, aynı zamanda eğlence amaçlı da tasarlanmaktadır. Günümüz itibariyle askeri ve biyomedikal sistemler, küçük ev aletleri, insan benzeri humanoid robotlar vb. olmak üzere birçok farklı alanda robot teknolojisi kullanılmaktadır. Bu alanda kendini gösteren bir diğer branş da arama kurtarma robot teknolojileridir. Doğal afetlerde veya kazalarda insan müdahalesinin zor ve yetersiz olduğu durumlarda arama kurtarma ekiplerine bilgi sağlamak için tasarlanan robot platformları bu başlık altında incelenmektedir. Deprem, sel, radyoaktif kazalar ve çeşitli felaketlerde kullanılmak üzere geliştirilen, bir kısmı alanında özelleşmiş, bir kısmı genel kullanım amacıyla üretilmiş çeşitli robot teknolojileri arama kurtarma alanında hizmet vermektedir. Her bir kaza ve enkaz branşında hizmet vermesi için geliştirilen farklı robotların ortak gereksinimleri vardır. Mesela her bir robot, farklı modeller kullansa da hareket etmek zorundadır. Aynı şekilde her bir robot farklı miktarlarda da olsa, ortama dair bilgi edinme ve gezindiği ortamı tanıma ihtiyacı hissetmektedir. Bu çalışma kapsamında, bahsedilen ortak gereksinimler tespit edilmiş ve arama kurtarma amaçlı diferansiyel sürüşlü tekerlekli robot platformu tasarımı ve gerçeklenmesi yapılmıştır. Bu bağlamda ROS (The Robot Operating System) platformu Hydro sürümü üzerinde ROS gereksinimleri dikkate alınarak ve kütüphaneleri kullanılarak arama kurtarma robotlarında olan ihtiyaçların giderilmesiyle ilgili tasarımlar uygulamalı olarak gerçekleştirilmiş ve deneysel sonuçları elde edilmiştir. Bu gereksinimler, robotun sürüşü, konum ve duruş kestirimi, ortamın haritasının çıkarılması ve otonom olarak gezinimi başlıkları altında incelenebilir. Bu çalışma için geliştirilen robot platformu, 4 teker çekişli diferansiyel sürüşlü bir hareket modeline sahiptir. Her bir tekerlek farklı hız komutları alabilmekte, böylece istenilen dönüşler sağlanabilmektedir. Konum ve duruş kestirimi için lazer mesafe ölçüm duyargası kullanarak çalışan temelde tarama eşlemeye (scan matching) dayanan laser_scan_matcher yöntemi kullanılmış ve deneysel sonuçlar toplanmıştır. Haritalama problemi için genel olarak gMapping üzerinde durulmuş ve bu yöntemle ilgili deneyler yapılarak sonuçlar elde edilmiştir. Çalışma kapsamında incelenen bir diğer konu robotun navigasyonudur. Bunun için ROS üzerinde gerçekleştirilen "navigation stack" paketi incelenmiş çalıştırılmış ve sonuçlar alınmıştır. Bu paket, temelde robotun lokalizasyon bilgisine ihtiyaç duyduğu için Monte Carlo lokalizasyonunun (MCL) adaptif versiyonu olan Augmented MCL (AMCL) kullanılmış ve sonuçları alınmıştır. Yapılan deneylerde, gerçek robot platformu kullanılmış ve sonuçlar farklı parametrelerle test edilerek eniyilenmiştir.