Gezgin bir robotun bilinen bir haritada dinamik engeller varlığında otonom seyri
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: FURKAN SABRİ DİPİ
Danışman: İSMAİL UYANIK
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Otonom mobil robotların (OMR) kullanım alanlarının endüstriyel tesislerden hastane, ofis ve sosyal alanlar gibi insanlarla paylaşılan ortamlara genişlemesi, seyrüsefer algoritmalarının dinamik belirsizlikler altındaki başarısını kritik hale getirmiştir. Geleneksel navigasyon yöntemleri, statik haritalar üzerinde başarılı olsa da, ani hareket eden engellerin bulunduğu kaotik senaryolarda genellikle yetersiz kalmakta veya "donan robot" (freezing robot) problemine yol açmaktadır. Bu tez çalışması, bilinen bir harita üzerinde statik ve dinamik engellerden güvenli, öngörülü ve akıcı bir şekilde kaçınabilen bütünleşik bir otonom navigasyon sisteminin tasarımını ve gerçeklenmesini sunmaktadır. Çalışma kapsamında, dar iç mekanlarda yüksek manevra kabiliyeti sağlaması amacıyla nokta dönüşlü (skid-steer) kinematik yapıya sahip özgün bir mobil robot platformu mekanik, elektronik ve yazılım katmanlarıyla sıfırdan geliştirilmiştir. Skid-steer araçların dönüş manevralarında maruz kaldığı zorunlu kayma (slippage) probleminin neden olduğu odometri hataları, tekerlek enkoder verileri ile Ataletsel Ölçüm Birimi (IMU) verilerinin Genişletilmiş Kalman Filtresi (EKF) tabanlı sensör füzyonu ile birleştirilmesiyle minimize edilmiştir. Algılama sisteminde, uzak mesafe taraması yapan 3-boyutlu LiDAR ile yakın mesafe kör noktaları ortadan kaldıran 2-boyutlu LiDAR sensörlerinin entegre edildiği hibrit bir yapı kullanılarak 360 derece kesintisiz çevresel farkındalık sağlanmıştır. Yazılım mimarisi, ROS 2 (Robot Operating System) ve Nav2 navigasyon yığını üzerine inşa edilmiştir. Bu çalışmada, yerel planlama ve kontrol aşamasında, türevlenebilirlik kısıtı bulunan klasik Model Öngörülü Kontrol (MPC) veya reaktif Dinamik Pencere Yaklaşımı (DWA) yerine; türev gerektirmeyen, stokastik ve örnekleme tabanlı bir yöntem olan Model Öngörülü Yol İntegrali (Model Predictive Path Integral - MPPI) kontrolcüsü kullanılmıştır. MPPI algoritması, NVIDIA Jetson Orin NX gömülü bilgisayarı üzerinde optimize edilerek, robotun kinematik kısıtlarına uygun binlerce aday yörüngenin gerçek zamanlı simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Gerçek dünya ortamında yapılan kapsamlı deneyler, önerilen sistemin dinamik engeller (insan, robot köpek vb.) karşısında anlık ve güvenli kaçınma manevraları üretebildiğini, çarpışmasız sürüş sağladığını ve potansiyel sıkışma durumlarında kurtarma (recovery) davranışlarını başarıyla uyguladığını doğrulamıştır.