510.51 KB

İnternet Üzerinden Mobil Robot Kontrolü
Sami ULUKUŞ1,Mehmet BİLEN2, İlhan Uysal3
1
2
3
Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi, Burdur
Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi, Burdur
Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi, Burdur
Özet: İnsan için tehlike içeren çevrelerde çalışma yapılabilmesi için günümüzde robotlar sıklıkla
kullanılmaktadır. Ayrıca uzmanlığın yaygınlaştırılması, insan kaynaklı hataların en aza indirilmesi gibi
nedenlerde robotların kullanılma nedenlerinin arasındadır. Bu yüzden robotların uzaktan kontrollü ve mobil bir
şekilde geliştirilmesi çok önemlidir.Bu çalışmada mobil bir robot tasarımı gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen
robotun kontrolü hem internet üzerinden kullanıcı tarafından hem de otonom olarak yapılmaktadır. Ayrıca
sensörler tarafından alınan veriler işlendikten sonra motorlara gerekli güç verilerek robotun hareket ettirilmesi
sağlanmıştır. Konum bilgisini alma ve yer değiştirme hareketi geliştirilenuygulama ile gömülü bir sistem
üzerinden gerçekleştirilmiştir. Uygulama Visual Studio platformu üzerinde C# programlama dili kullanılarak
kodlanmıştır. Mobil robota, üzerindeki mini PC üzerinden 3G modem ile bağlanılmış ve GPS(Global Positioning
System: Küresel Konumlandırma Servisi) ile yer tespiti yapılmıştır. Mobil robotun harita üzerindeki konumunun
gösterimi kullanıcı tarafından web tabanlı olarak izlenebilmektedir. Kullanıcılar internetin olduğu her ortamda
robotun konum bilgilerine rahatlıkla ulaşılabilmektedir. Ayrıca, internetin kesilmesi durumunda, robot gerekli
bilgileri SMS (Short Message Service: Kısa Mesaj Servisi) ile kullanıcıya gönderebilmektedir. Robotun dört
eksenli hareketi ise geliştirilen yazılımın çok yönlü tekerleri kontrol etmesi ile sağlanmıştır.
Anahtar Sözcükler: robot kontrolü, GPS, mini pc, C#, gömülü işletim sistemi
Abstract: Robots are commonly used for working in dangerous places for humans. In addition, they are also
used for dissemination of expertise and minimizing the human based errors. Therefore, it is too important to
develop remotely controlled and mobile robots. In this study, we have designed a mobile robot. Controlling of
developed robot is made by both remote users through internet and automatically. In addition, after process
signals derived from sensors, it is provided to move the robot by giving necessary power to motors. Get location
data and set moves operations are performed through developed application on an embedded operating system.
Application is developed with using C# object oriented programming language in Visual Studio platform. The
mobile robot is connected with 3G modem in mini PC and location data are obtained through GPS (Global
Positioning System). Showing location of the robot on the map can be traced as web based by users. Users can
be access coordinates of the robot from anywhere have got internet connection. In addition, in case of
interruption of the Internet, the robot can be sent necessary information to the user by using SMS (Short Message
Service). The four-axis robot movement is ensured through developed application by checking the
multidirectional wheels.
Keywords: robot control, GPS, mini PC, C#, embedded operating system
1.GİRİŞ
Günümüzde, gelişen teknolojik faaliyetlere
erişebilmek İnternet sayesinde oldukça kolay
görünse de bu teknolojik faaliyetlerin hızına
yetişmek oldukça zordur. Yazılımcılar alanlarıyla
ilgili her gün yeni bir teknoloji ya da bilişim haberi
okumakta ve takip etmektedir. Büyüyen yazılım
firmalarıyla beraber yazılımda meydana gelen
gelişmeler robot sektöründe de büyük ölçüde
ilerlemeler sağlamaktadır,Saucy and Mondana
(2000),Yıldırım (2002),Park vd. (2003),Leick
(2004), Albayrak vd. (2006),Ning and Yang
(2006),Oral (2006), Yılmaz vd. (2006), Clark and
Fierro (2007), Derelioğlu (2007),Çömlekçiler
(2009), Özdemir ve Köse (2009), Kılıç (2010),
Ulukuş ve Süzen (2011), (Mahan, 2015).
Geliştirilen mobil robot kontrol uygulamasında
İnternetin kullanımı, uygulamanın web aracılığı ile
gözlenmesi
ve
yönetimi,
uygulamada
gerçekleştirilen yazımlarla hem de uzaktan
masaüstü uygulamaları ile oldukça basite
indirgenmiştir. Gerçekleştirilen çalışmada, baştan
sona bir gömülü işletim sistemi tasarımının
ayrıntılarına yer verilmesi her amaca uygun
tasarımlar için kaynak oluşturmuştur.
Bu çalışma 3 bölüm şeklinde hazırlanmıştır. İlk
bölümde günümüzdeki robot teknolojisi ve bu
çalışmada geliştirilen robottan bahsedilmiştir. İkinci
kısımda hazırlanan robotun geliştirilme süreci ve
kullanılan teknolojiler sunulmuştur. Son kısımda ise
sonuçlar paylaşılmıştır.
2.MATERYAL VE METOD
Geliştirilen sistem yazılım ve mekanik olmak üzere
iki şeklinde tasarlanmıştır.Mekanik kısımda
robotun tasarımı çok yönlü(Omni wheel) tekerler,
güç dönüştürücü(Inverter), Serializer kontrol kartı,
gömülü işletim sistemi ile çalışan mini PC,
Serializer USB modülü, DC motorlar, tekerler ve
hublar ve bir dizi sensör yardımı ile
gerçekleştirilmiştir. Yazılım kısmı kullanıcının
robotun kontrolünü gerçekleştirebilmesi için nesne
yönelimli bir programlama dili olan C# kullanılarak
bir .Net projesi olarak tasarlanmıştır.
Robotun mekaniğinin oluşturulması
Bu bölümde, kullanılan mekanik parçaların
özellikleri, kullanılan teknolojilerin özellikleri ve
uyumu, kullanılan yazılımın ve teknolojilerin
kullanım alanları gibi başlıklardan bahsedilmiştir.
Geliştirilen sistemin mekanik tasarımı aerodinamik
bir yapıda tasarlanarak kullanılan sensörler ve
motorlar .Net platformu kullanılabilir bir yapıda
olmasına dikkat edilerek tercih edilmiştir. Robotun
mekanik tasarımı Şekil 2.1.’de verilmiştir.
Şekil 2.2. Serializer ve bileşenleri
Sistem içerisinde gerek boyutları gerekse gömülü
işletim sistemi ile robot projeleri için çok amaçlı ve
kullanışlı olan mini bir bilgisayar tercih edilmiştir.
Üzerinde dört adet USB serial port girişi olan ve 3
GB/s iletim hızına sahip olan bu bilgisayar
sayesinde Serializer ile hızlı bir iletişim
sağlanmıştır. Mini bilgisayar işlemcisinin de PIC ile
iletişim göre çok daha hızlı olması yine hızlı bir
iletişim kurulmasında katkı sağlamıştır.
Mobil robotumuza bağladığımız mini PC 220V güç
ile çalışmaktadır. Robotumuz otonom hareket ettiği
için 220V güç kaynağı gerektirmektedir. Bu sorunu
robot üzerine s-Link SL-800W voltaj/güç
dönüştürücü (Power Inverter) ilave ederek
çözülmüştür. Yüksek akımlı 12V batarya ile 220V
ihtiyacı karşılanmaktadır. Çıkışta 220V AC akım
veren inverter 10V-15V arası DC giriş akımıyla
çalışabilmektedir.
Proje de uzaklık ölçümleri için kızıl ötesi ışığın
yollanıp yansıtılması prensibine dayanan dört adet
sharp GP2D2 isimli kızıl ötesi mesafe sensörü
kullanılmıştır.
Şekil 2.1 Geliştirilen sistemim mekanik kısmı
Robot yönetimini gerçekleştirmek için Serializer
kontrol kartı kullanılmıştır. Bu kart sayesinde robot
üzerinde
Microsoft
.NET
uygulamalarını
kullanılabilmektedir. Ayrıcageliştirilmiş kontrol,
güç kartı bileşenlerini ve bilgisayara bağlantı
arabirimleri, DC motolarlar, dijital ve analog
sensörler kolay bir şekilde kullanılabilmektedir.
Serializer kartı ile bilgisayarımız arasındaki
bağlantı ve Serializer üzerine takılan USB modül
ile sağlanmıştır. Çalışmada kullanılan serializer
kontrol kartı ve bileşenleri Şekil 2.2.’de
gösterilmiştir.
Birçok robot uygulamasında karşımıza çıkan çok
yönlü (Omniwheel) tekerler robotun farklı eksenli,
birbirlerinden farklı açılarda, büyüklükte ve
yönlerde
hareket
ettirebilmesi
için
kullanılmıştır.Kullanılan tekerler Şekil 2.3’de
gösterilmiştir.
Şekil 2.3 Sistem içerisinde kullanılan çok yönlü
tekerler
Yazılımın geliştirilmesi
Geliştirilen yazılım bir dizi farklı kütüphanenin bir
araya getirilmesi ile modüler bir yapıda
oluşturulmuştur. Kullanıcıların robotu basit bir
şekilde kullanabilmesi için görsel öğelerle zengin
bir ara yüz tasarlanmıştır. Kullanıcı bu sayede hem
robotun 8 yönlü hareketini gerçekleştirebilmekte
hem de konum kontrolünü aynı ekranda
sağlamaktadır. Çalışmada ublox 6s GPS modül ile /+ 15m sapma payıyla enlem boylam bilgileri
alınmıştır.
Gmap
kütüphanesi
kullanılarak
gerçekleştirilen çalışmada, Google map sağlayıcı
olarak kullanılmıştır. Her 100ms de bir GPS’den
gelen veriler güncellenerek harita üzerinde tekrar
gösterilmektedir. Bu sayede robot hareket
halindeyken güncel olarak konum bilgisini
alınmaktadır. Harita üzerinde, fare yardımıyla
yakınlaştırma, uzaklaşma, haritayı farklı yönlere
hareket ettirme ve navigasyon için bitiş noktası
seçilebilmektedir (Şekil 2.4).
kullanılmayan bu tür uygulamalar, İnternet hızının
da artmasıyla yaygın bir şekilde kullanılır hale
gelmiştir. Çalışma da her nerede olursa olsun
İnternete bağlı olan kullanıcı her yerde robotun
kontrolü bu şekilde sağlayabilmektedir. Robotun
üzerinde ki bilgisayarın gömülü bir sistemle
çalışması robotun anında tepki vermesini
sağlamıştır.
Projemizde geliştirilen sistemle HTML 5
kütüphaneleri kullanarak İnternet üzerinden hızlı ve
herhangi bir maliyet gerektirmeden konum bilgileri
alınmasını sağlamaktadır. Gmap teknolojisi ile
birlikte gelen hatasız haritalama sistemi ile görsel
tespit yapılabilmektedir. İnternetin olduğu her an
dünyanın hatta uzayın her yerinden konum bilgisi
kullanıcı bilgisayarına ulaşmaktadır. Bu sayede
uzaktan kontrol edilen robotun hangi enlem ve
boylamda
olduğu
tam
olarak
tespit
edilebilmektedir.
Sonuç olarak robotik alanında hiçbir bilgisi
olmayan hobi düzeyinde ki çalışmalardan, askeri
düzeyde ki üst düzey uygulamalara kadar birçok
alanda ki değişik uygulamalara örnek teşkil
edebilecek bir internet üzerinden konum kontrolü
yapılabilen bir robot geliştirilmiştir.
4.KAYNAKLAR
Saucy, P., Mondana, F., 2000. Open Access to a
Mobile Robot on the Internet. IEEE
Robotics & Automation, 7(1), 41
Yıldırım, Ş., 2002. Bir Robot Kolu İçin Görme
Destekli Akıllı İş Planlayıcısı. Ege Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi. 169s. İzmir
Şekil 2.4 Geliştirilen ara yüz ve konum bilgisi takip
ekranı
Robota uzaktan erişim uzak masaüstü bağlantısı
kullanılarak yapılmıştır. Robotun internete bağlı
olup olmadığı, sürekli yayında olan bir IP adresine
belirli aralıklarla ping atılarak kontrol edilmektedir.
Robota ilk bağlantı gerçekleştiğinde veya kopan
bağlantı tekrar sağlandığında robot uyarı olarak kısa
mesaj ile kullanıcıya haber vermektedir.
3.SONUÇ
Geliştirilen robota mini PC üzerinde gömülü işletim
sistemi ile uzak masaüstü ile bağlanılarakInternet
üzerinden hem kontrolü hem de dosya paylaşımı
yapılabilmektedir.
Bundan
önceki
yıllarda
İnternetin hızına bağlı olarak çok fazla
Park J.B., Lee B.H. ve Kim M.S., 2003. Remote
Control of a Mobile Robot Using Distance-Based
Force. Proceedings of the 2003 IEEE Int.
Conference on Robotics&Automation, Vol.3, 34153418.
Leick, A., 2004. GPS SatelliteSurveying. John
Wiley&Sons, Inc., 464s.USA.
Albayrak, M., Albayrak, Ü., Yaman, M.M., 2006.
KHR-1 İki Ayaklı Robot Mekaniği Üzerinde
Hareket Öğretme Yazılımı Geliştirilmesi.
Teknolojik Araştırmalar Makine Teknolojileri
Elektronik Dergisi, 3(4), 57-62.
Ning, K. and Yang R. Q. (2006).
basedembeddedcontrolsystemdesign
method and a robot developmentparadigm.
Mechatronics 16(6): 309-321.
MAS
Oral, Ö., 2006. Kalman Filtresi Ve GPS Kullanarak
Bir Aracın Yörünge Kontrolü. Dokuz Eylül
Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans
Tezi. 97s. İzmir
Çömlekciler, İ., T., 2009. Gömülü Bilgisayar
Tabanlı Mobil Robot Sistemi . Selçuk Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi. 178s.
Konya.
Yılmaz, N., Sağıroğlu, Ş., ve Bayrak, M., 2006.
Genel Amaçlı Web Tabanlı Mobil Robot: SUNAR.
Gazi Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi
Dergisi, Cilt 21, No 4, 745-752.
Özdemir, D., Köse, C., 2009.
UsıngMobıleRobotsInDetectıngTheLocatıon Of
Products And CarrıageInTheFarms. EÜFBED - Fen
Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 1(1), 49-54.
Clark, J., and Fierro R., 2007. Mobile
roboticsensorsforperimeterdetection and tracking.
ScienceDirect Isa Transactions 46(1), 3-13.
Kılıç, A., 2010. Navigation of a Mobile Robot
Using Stereo Visio. Gaziantep Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi. 78s.
Gaziantep.
Derelioğlu, B., 2007. GPS ve GPRS Tabanlı Geniş
Alan Ağı Uygulaması. Gazi Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi. 81s.
Ankara.
Ulukuş, S., Süzen A., 2011. Robot Programlama.
Kodlab Yayın Dağıtım Yazılım ve Eğitim
Hizmetleri SAN. Ve TİC. LTD. ŞTİ., 272s.
İstanbul.

Download Report