Design and Implementation of a Robot Detecting Obstacles and Going Between Lines For Electric Powered Wheelchair

Year 2017, Volume: 6 Issue: Özel Sayı (ISMSIT2017), 21 - 29, 29.12.2017

SEDAT Turan

Abstract

This study is
about a mobile robot, a sub-genre of robots, especially used in the production
sections of industrial areas to a high degree. In the study,  a mobile robot is
designed for Electric Powered Wheelchairs to move by following the lines
automatically in social areas if required, for the motion system to decide
considering the obstacles that may appear in front of the vehicle and for
helpers to control the system remotely. Unlike the
works in the literature of robotic systems, Arduino Nano card has been used
among dozens of varieties of Arduino card and thus the size of the circuit
board is minimized. The body of the robot is printed out from a 3D printer.
QTR-1RC infrared sensor couple has been used for the the system to detect white
strip and MZ80 infrared sensor has been used to detect obstacles. Two iron
wheels have been used in the front as the moving mechanism and two servos have
been used in addition to a dual motor driver card for thrust and direction
operations. Radio frequency model car control receiver has been added to make
the power unit of the system active-passive remotely. In addition, hardware
structure of the system has been completed by using side circuit elements such
as connection cable, resistance, led and the Arduino card is programmed
subsequently. While designing the software, cases such as led lights to inform
the user according to data from sensors and sudden speed drops while making
motor directions has been considered. In the tests performed after the
implemetation of the system, no problem has been onserved in motion, but robot
has been detected to go out of lines in curved roads sometimes. The system has
reacted correctly in the tests performed to observe the situation when an
obstacle appears in front of the robot, and the system has turned off the power
to motors. It has been observed that, the power unit can be deactivated in case
of emergency by controlling the system remotely, without cable. I has been
observed that, the system can be used by modifying in accordance with the
structure of electric powered wheelchairs.

Keywords

Detecting obstacles, robot, line follewer

Akülü Engelli Araçları İçin Engel Algılayan Çizgiler Arasında Giden Robot Tasarımı ve Gerçeklenmesi

Abstract

Bu çalışmada endüstriyel alanlarda özellikle üretim bölümlerinde
yoğun olarak kullanılan ve robotların bir alt türü olan gezgin robot üzerinde
çalışma yapılmıştır. Çalışmada, akülü engelli araçlarının sosyal alanlarda
istenildiğinde otomatik olarak çizgi takip ederek hareket etmesi, araç önüne
çıkabilecek engel durumuna göre hareket sisteminin karar vermesi ve yardımcı
kişilerin sistemi uzaktan kontrol etmesi için gezgin robot tasarımı
yapılmıştır. Robotik sistem literatürdeki çalışmalardan farklı olarak onlarca
çeşidi olan Arduino kart içerisinden Arduino Nano kart kullanılmıştır ve bu
sayede devre kartı boyutu küçük olması sağlanmıştır. Robotun gövdesi 3D
yazıcıdan çıkarılmıştır. Sistemin beyaz şeridi algılaması için QTR-1RC
kızılötesi sensör çifti, engelleri algılaması için MZ80 kızılötesi sensör
kullanılmıştır. Hareket sistemi olarak ön tarafa iki demir tekerlek, itme ve
yön işlemleri için çift motor sürücü kartı ile birlikte iki adet servo motor kullanılmıştır.
Sistemin güç ünitesini uzaktan aktif-pasif yapmak için radyo frekanslı model
araba kumandası alıcı–verici devresi eklenmiştir. Bunların dışında devre
bağlantı kablosu, direnç, led gibi yan devre elemanları kullanılarak sistemin
donanımsal yapısı tamamlanmış ardından Arduino kartın programlanması
yapılmıştır. Yazılım tasarlanırken, sensörlerden gelen veri doğrultusunda
kullanıcıyı bilgilendirici led yakması ve motor yönlendirmelerini yaparken ani
hız düşmesi gibi durumlar göz önünde bulundurulmuştur. Sistemin
gerçekleşmesinin ardından yapılan denemelerde düz iki çizgi arasında harekette
herhangi bir sorun olmadığı, ancak kavisli yollarda bazen robotun çizgilerin
dışına çıktığı gözlemlenmiştir. Robotun önüne engel çıkma durumunda yapılan
denemelerde doğru tepkime vererek sistem motorlara olan gücü kesmiştir. Anlık
durumlara karşı sistemi uzaktan kablosuz kontrol ederek güç ünitesini devre
dışı bırakılabildiği görülmüştür. Sistem, akülü engelli araçlarının yapısına
göre değiştirilerek kullanabilirliği görüşmüştür.

Keywords

Engel algılayan, robot, çizgi izleyen

References

• Anonim, 2009. Çizgi İzleyen Robot Yapımı. Robotik Sistem Robotik ve Otomasyon Sistemleri, http://www.robotiksistem.com/ (20 Eylül 2017).
• Anonim, 2010. Robotistan Elektronik Ticaret AŞ, https://www.robotistan.com/ (08 Ekim 2017).
• Anonim, 2015. Codem Teknoloji Mühendislik İnşaat Sanayi Ticaret Ltd. Şti., http://www.robodukkan.com/ (08 Ekim 2017).
• Anonim, 2017a. Öğrenciler ve Eğitimciler için Ücretsiz Yazılım. Autodesk Company, https://www.autodesk.com.tr/education/free-software/autocad (12 Ekim 2017).
• Anonim, 2017b. Tekerlekler. Element Elektronik, http://www.f1depo.com/SLT20P-Agir-Silikon-Tekerlek-2-Adet,PR-671.html ( 08 Ekim 2017).
• Anonymous, 2001. Pololu Ball Casters. Pololu Robotics & Elektronics, https://www.pololu.com/category/45/pololu-ball-casters (08 Ekim 2017).
• Anonymous, 2017. https://www.arduino.cc/en/main/software (08 Ekim 2017).
• Çamoğlu, D., 2015. Bilgisayar Kontrollü Robotik. Dikey Eksen Yayınları, İstanbul.
• Çelik, O., Yiğiter, E., Sedef, H., 2009. Kablosuz Ağ Tabanlı Gezgin Keşif Robotu:Kaşif. Elektrik-Elektronik-Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği 13. Ulusal Kongresi ve Fuarı, İstanbul.
• Delebe, E., 2017. Projeler ile Arduino. KODLAB Yayın Dağıtım Yazılım ve Eğitim Hizmetleri San. Tic. Ltd. Şti, İstanbul.
• Özdemir, Y., Sezgin, A., Yüksel, T., 2007. Çizgi İzleyen Gezgin Bir Robotun İncelenmesi ve Gerçeklenmesi. IV. Otomasyon Sempozyumu, Samsun.
• Yılmaz, N.,Sağıroğlu, Ş., Bayrak, M., 2006. Genel Amaçlı Web Tabanli Mobil Robot: Sunar. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 21(4),745-752.