ROS tabanlı mobil robotun yapımı ve yönetimi
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2023
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Bursa Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
ROS (Robot Operating System, Robot İşletim Sistemi) oluşturduğu standartta robotları kontrol etmeyi sağlayan, robotu çevresel bileşenlerle haberleştiren yayıncıdinleyici mesajlaşma modeline sahip açık kaynak kodlu bir yazılım geliştirme kitidir. Gün geçtikçe desteklediği ürün, paket ve proje sayısı artan ROS, simülasyon araçları ile dilden bağımsız ve modüler bir yapıya sahip olduğundan robot dünyasında standart konumunu almaktadır. Bu çalışmada ROS tabanlı AMR (Autonomous Mobile Robot, Otonom Mobil Robot) tüm mekanik, elektronik ve yazılım kısımları ile beraber yapılmıştır. Simülasyon ve gerçek ortamda robot çalıştırılmış ve geliştirilen sistemler ile robot yönetilmiştir. Simülasyon araçları olarak ROS'un sağlamış olduğu Gazebo, RViz ve RQt kullanılmıştır. Tasarımı 3 boyutlu tasarım programında yapılan robot, simülasyon ortamına aktarılarak Gazebo'da oluşturulan gerçekçi bir dünya ile simüle edilmiş, RViz üstünden robotun ve fonksiyonların çıktıları gözlemlenmiş ve RQt üzerindeki birçok araç kullanılarak robotun hassas ayarları yapılmış ve sistemdeki veriler gözlemlenmiştir. SLAM (Simultaneous Localization and Mapping, Eşzamanlı Konumlama ve Haritalama) fonksiyonu sayesinde LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging, Lazerli Görüntüleme, Algılama ve Aralık Ölçümü) verisi ile birlikte robotun hiç bilmediği bir alanı haritalaması sağlanır. Sanal kumanda ile manuel sürülerek çıkartılan harita ile birlikte ROS'un sağlamış olduğu paketler kullanılarak robot doğal navigasyon sayesinde ortamda hiçbir belirteç olmadan robot konumlama işlemini yapabilmektedir. Sabit ve hareketli engelleri de dikkate alarak dinamik, güvenli ve maliyeti en düşük yol planlamasını çıkartıp hedefe ulaşması AMR'leri ön plana çıkarmaktadır. SLAM ve navigasyon fonksiyonunun parametreleri optimize edilerek robot üzerinde çalışmaya hazır hale getirilmiştir. Robotun içerisinde geliştirilen web-socket haberleşme protokolü tabanlı arkayüz yazılımı ile robotun dış kaynaklardan yönetilmesi ve izlenmesine olanak sağlanmıştır. Bu imkan ile robot merkezi/akıllı sistemler ile haberleşip süreçlere entegre olabilir. Geliştirilen görev yönetim sistemi ile birlikte robotun otonomi kabiliyeti arttırılmış ve çevre birimler ile birlikte çalışmasına olanak sağlanmıştır. Geliştirilen dinamik konum/hedef sistemi ile birlikte robotun alacağı görevler hızlıca revize edilebilir. İnsan robot etkileşimi hedeflenerek geliştirilen kullanıcı dostu ön arayüz, robot ile web-socket üzerinden haberleşmektedir. Harita fonksiyonunu çalıştırma ve harita kaydetme, daha önceden çıkartılmış haritalar ile navigasyon fonksiyonunu çalıştırma,konum/hedef kaydetme ve robota görev atama ve yönetme işlemleri arayüz üzerinden yapılabilmektedir. Robotun anlık olarak birçok verisi de arayüz üzerinden takip edilebilmektedir. Ek olarak geliştirilen web tabanlı sanal kumanda ile robot manuel olarak sürülebilmektedir. Geliştirilebilecek merkezi/akıllı yönetim sistemleri ile birlikte robotlar birbirleri ile ve binalardaki kapı, asansör sistemleri ile haberleşebilir. Endüstri 4.0 altında makineler ile haberleşip üretim süreçlerine dahil olabilir. Birden çok robot olduğunda ise filo kontrol sistemleri geliştirilerek robotların trafik kontrolü yapılabilir. Veri izleme ve raporlama sistemleri ile takip, bakım, arıza ve verimlilik analizleri yapılabilir.
ROS (Robot Operating System) is an open source software development kit with a publish- subscribe messaging model that enables to control robots and communicates the robot with environmental components in its created standard. ROS, which increases the number of products, packages and projects it supports day by day, takes its standard position in the robot world as it has a language-independent and modular structure with simulation tools. In this study, ROS-based AMR (Autonomous Mobile Robot) has been performed together with all its mechanical, electronic, and software parts. The robot has been operated in the simulation and real environment, and the robot has been managed by the developed systems. Gazebo, Rviz and rqt provided by ROS have been utilized as simulation tools. The robot, the design of which was made in the 3D design program, has been transferred to the simulation environment and simulated with a realistic world created in the Gazebo, the outputs of the robot and its functions have been observed through Rviz, the precise settings of the robot have been implemented using many tools at rqt, and the data in the system have been observed. With the help of the SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) function, the robot is enabled to map an area, it has never known, together with the lidar (Laser Imaging Detection and Ranging) data. By using the packages provided by ROS together with the prepared map by manual driving with a virtual joystick, the robot is able to perform robot positioning without any markers in the environment thanks to natural navigation. Dynamic, safe, and cost-effective road planning and reaching the target by taking into account fixed and moving obstacles bring AMRs to the forefront. The parameters of the SLAM and navigation function have been optimized and made ready to work on the robot. With the backend based on the web-socket communication protocol developed inside the robot, it is possible to manage and monitor the robot from external sources. With this possibility, the robot can communicate with the central/intelligent systems and integrate them into the processes. With the developed task management system, the robot's autonomy capability has been increased and it has been enabled to work together with peripheral units. The tasks to be taken by the robot can be revised quickly with the developed dynamic position/target system. In addition, the robot can be driven manually with the web-based virtual joystick developed. With the help of central/intelligent management systems that can be developed, robots can communicate with each other and with the doors and elevator systems in the buildings. It can communicate with machines and participate in production processes under Industry 4.0. When there are multiple robots, traffic control of robots can be performed by developing fleet control systems. With data monitoring and reporting systems, follow-up, maintenance, fault, and efficiency analyzes can be performed.
ROS (Robot Operating System) is an open source software development kit with a publish- subscribe messaging model that enables to control robots and communicates the robot with environmental components in its created standard. ROS, which increases the number of products, packages and projects it supports day by day, takes its standard position in the robot world as it has a language-independent and modular structure with simulation tools. In this study, ROS-based AMR (Autonomous Mobile Robot) has been performed together with all its mechanical, electronic, and software parts. The robot has been operated in the simulation and real environment, and the robot has been managed by the developed systems. Gazebo, Rviz and rqt provided by ROS have been utilized as simulation tools. The robot, the design of which was made in the 3D design program, has been transferred to the simulation environment and simulated with a realistic world created in the Gazebo, the outputs of the robot and its functions have been observed through Rviz, the precise settings of the robot have been implemented using many tools at rqt, and the data in the system have been observed. With the help of the SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) function, the robot is enabled to map an area, it has never known, together with the lidar (Laser Imaging Detection and Ranging) data. By using the packages provided by ROS together with the prepared map by manual driving with a virtual joystick, the robot is able to perform robot positioning without any markers in the environment thanks to natural navigation. Dynamic, safe, and cost-effective road planning and reaching the target by taking into account fixed and moving obstacles bring AMRs to the forefront. The parameters of the SLAM and navigation function have been optimized and made ready to work on the robot. With the backend based on the web-socket communication protocol developed inside the robot, it is possible to manage and monitor the robot from external sources. With this possibility, the robot can communicate with the central/intelligent systems and integrate them into the processes. With the developed task management system, the robot's autonomy capability has been increased and it has been enabled to work together with peripheral units. The tasks to be taken by the robot can be revised quickly with the developed dynamic position/target system. In addition, the robot can be driven manually with the web-based virtual joystick developed. With the help of central/intelligent management systems that can be developed, robots can communicate with each other and with the doors and elevator systems in the buildings. It can communicate with machines and participate in production processes under Industry 4.0. When there are multiple robots, traffic control of robots can be performed by developing fleet control systems. With data monitoring and reporting systems, follow-up, maintenance, fault, and efficiency analyzes can be performed.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri, Bilgisayar ve Kontrol, TECHNOLOGY::Information technology::Computer engineering, Computer Science, Control
