Özel Amaçlı Gezgin Robotların Denetimi

Abstract

ÖZEL AMAÇLI GEZGİN ROBOTLARIN DENETİMİ ÖZET Bu tez çalışmasında gezgin robot projeleri için çok yaygın olarak kullanılan Lego MindStorm RIS(Robotics Invention System) seti ile özel amaçlı projeler oluşturulmuştur. RİS seti, bir RCX(Robotics Command eXplorer) birimi, iki motor, iki dokunma algılayıcı, bir ışık algılayıcı, bir IR(mfraRed) kuleden(IR-tower) ve 700'ü aşkm Lego parçası içermektedir. Bu çalışmada bu parçalar tek tek tanıtılmış, genel özellikleri üzerinde durulmuş ve tanıtım amacıyla her birine ait fotoğraflara yer verilmiştir. RİS seti ile gezgin robotlar programlanırken birçok programlama ortamı kullanılabilmektedir. Bunlar Lego MindStorm RİS seti ile gelen ve görsel akış çizgesi mantığım kullanan RİS programlama ortamı, harici olarak sağlanan RoboLab, assembly dilinde programlamaya izin veren LASM, C++ gibi yüksek seviye dillerde programlamaya izin veren Spirit ActiveX, C diline benzeyen fakat daha kısıtlı özelliklere sahip NQC, ve JAVA ile programlamayı sağlayan leJOS olarak sayılabilir. Bu çalışmada belirtilen bu programlama ortamlarına ait genel özelliklere yer verilmiştir. Bu çalışmada programlama ortamı olarak JAVA ile programlamayı sağlayan leJOS seçilmiştir. Çalışmada leJOS ile RCX donanım kontrolü üzerinde durulmuş, RCX'in dış donanımı olarak RCX üzerindeki düğmelerin, LCD ekramn, motorların, algılayıcıların, İR arayüzün ve RCX üzerindeki hoparlörün leJOS altında hangi sınıflar ile kontrol edileceği ve ne gibi kontrollerin yapılabileceği, ayrıca RCX'e görme özelliği kazandırılması kısaca anlatılmıştır. Lego RİS setiyle inşa edilen gezgin robotlarla birçok görevi yerine getirmek mümkündür. Bu gezgin robotlar için tanımlanan görevlerden biri de belirli bir alan içindeki siyah cisim bulma görevidir. Bu tezde davranışsal programlama ile siyah cisim bulan gezgin robot ve görüntü yönetimli siyah cisim bulan gezgin robot projeleri gerçekleştirilmiştir. Öncelikle projeler için inşa edilen robot ve çalışma alam tanıtılmış ve bunlara ait fotoğraflara yer verilmiştir. Daha sonra gezgin robotlarda davranışsal programlama veII LeJOS ile davranış tanımlama kavramları üzerinde durulmuştur. Davranışsal programlamanın temelini oluşturan davranışlar ve bu davranışları oluşturan üç öğe takeControl(), action(), suppressQ ve tüm davranışları altında toplayan ArbitratorO öğesinin işlevleri tanımlanmış, bunların leJOS ile nasıl tanımlanacakları üzerinde durulmuştur. Proje için tanımlanan dört davranış DriveForward, HitWallLeft, HitWallRight, BlackFinder 'in görevleri ve öğeleri, bu davranışların bir araya toplanarak Arbitrator()'a yollanması anlatılmıştır. Daha sonra görüntü yönetimli gezgin robot denetimi üzerinde durulmuştur. Bu konu ile ilgili olarak kameranın yerleşimi için var olan iki yaklaşım robot üzerine yerleşim ve çalışma alanını görecek şekilde yerleşim üzerinde duralmuş,üstünlükleri ve zayıflıkları tartışılmıştır. Projeyle ilgili olarak leJOS ile kameradan görüntü alma ve işleme, alınan görüntünün bölgelere ayrılması ve bu bölgelerde siyah cismin nasıl belirlendiği anlatılmıştır. Siyah cismin bulunduğu bölge belirlendikten sonra bu bölgenin koordinatlarının belirlenmesi ve robota bu koordinatlara gitmesi için gerekli hareket emirlerin gönderilmesi üzerinde durulmuştur. Robotun hareketi için iki yaklaşım kenarları izleyen hareket ve köşegeni izleyen hareket üzerinde durulmuş, bu yaklaşımlar için gerekli emirlerin nasıl hesaplanacağı ve gönderileceği anlatılmıştır. Emirler gönderildikten sonra robotun bu emirleri nasıl aldığı ve yorumladığı anlatılmıştır. Tezin sonunda elde edilen sonuçlar kısaca açıklanmıştır. Anahtar kelimeler : Gezgin robotlar, Lego MindStorm RIS, leJOS, davranışsal programlama, görüntü işlemeHI CONTROL OF SPECIFIC AIMED MOBILE ROBOTS ABSTRACT In this thesis study, with the Lego MindStorm set which is commonly used for mobile 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 700 Lego parts. In this study this parts are introduced, general features are mentioned and with purpose of introduction photos of each part are given. While mobile robotsa re programmed, many programming environments can be used. These are RIS programming environment which comes with Lego MindStorm RIS set and uses visual flow chart logic, externally obtained RoboLab, LASM which allows programming in assembly language, Spirit ActiveX which allows programming in C++ like high level languages, NQC which is like C but more limited and leJOS which allows programming in JAVA. In this study general features of these mentioned programming environments are given. In this study, as the programming environment, leJOS which allows programming in JAVA is chosen. In the study, RCX hardware control with leJOS is mentioned 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 external hardware, are controlled, furthermore acquiring the vision abilitiy to RCX, are explained. It is possible to achieve many tasks with the mobile robots constructued with Lego RIS set. One of the tasks defined for these mobile robots is finding the black object in a certain area. In this thesis mobile robot finding the black object with behavioural programming and mobile robot findind the black object with vision guidance projects are realized. First the robot and the working area constructed for the projects are introduced and the photos belonging to them are given. Then behavioural programming in mobile robots and behaviour definition in leJOS concepts are mentioned. The behaviours, the basis of the behavioural robotics, and the functions of three elements, which formsIV these behaviours, takeControl(), action(), suppress and the element ArbitratorO which collects all elements are defined and how they are defined in leJOS are mentioned. The tasks and the elements of the four behaviours, defined for the project, DriveForward, HitWallLeft, HitWallRight, BlackFinder, gathering these behaviours and sending them to ArbitratorQ are explained. Then vision guided mobile robot control is mentioned. About this subject two existing approach on the placement of the camera, 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 the black object in these regions can be detected are explained. After the region having the black object is found, determining the coordinates of this region and sending the required movement commands in order to go to this region to the robot are mentioned For the movement of the robot two approach, movement following the corners and movement following the diagonal are mentioned, how the required commands for these approach are calculated and sent are explained. After the commands sent, how the robot receives and interprets are explained. In the end of the thesis, the results obtained are explained shortly. Keywords : Mobile robots, Lego MindStorm RIS, leJOS, behavioural programming, image processing