Simulink Kullanılarak ROS Tabanlı Gezgin Robot Kontrol Benzetimi

Benzer belgeler
BENZERSİZ SORUNLARA BENZERSİZ ÇÖZÜMLER

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ AKADEMİK ÖZGEÇMİŞ FORMU

DÖRT ROTORLU BİR İNSANSIZ HAVA ARACININ İRTİFA KESTİRİMİ

GÖRÜNTÜ TABANLI ALGILAMA İLE QUADROTORUN HAREKETLİ BİR CİSMİ TAKİBİ

5.41. UYDU ANTENİ YÖNLENDİRME OTOMASYON PROJESİ

: ODTÜ Kent Konukevi - 1 Daire:101/5 ODTÜ Kampüsü Üniversiteler Mah. Dumlupınar Blv. No: Çankaya-Ankara, Türkiye

İşletme ve Devreye Alma Planı Yerel Okul Sunucusu Uygulama Yazılımları Prototipi TRscaler Technology Solutions

LABİRENTTEN ÇIKIŞ YOLUNU BULAN ROBOT

BENZERSİZ SORUNLARA BENZERSİZ ÇÖZÜMLER

Arama Kurtarma Amaçlı Robot Platformu Tasarımı ve Gerçeklenmesi. Arş. Gör. Furkan Çakmak

OMNET Ağ Benzetim Yazılımı (Network Simulation Framework) BİL 372 Bilgisayar Ağları. GYTE - Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Bu uygulama saatinde, dinamik sistemlerin simülasyonu (benzetimi) için geliştirilmiş olan, oldukça kullanışlı bir arayüz, Simulink, tanıtılacaktır.

MM 409 MatLAB-Simulink e GİRİŞ

POSITION DETERMINATION BY USING IMAGE PROCESSING METHOD IN INVERTED PENDULUM

T.C. AKSARAY ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Çalışma Adı : Uzaktan programlanabilir kayan yazı sistemi

MATLAB A GİRİŞ. EE-346 Hafta-1 Dr. Ayşe DEMİRHAN

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 3) HAVA KÜTLE AKIŞ SİSTEMLERİNDE PID İLE SICAKLIK KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör.

5.63. YÜK KONTROLLÜ ASANSÖR ROBOT TASARIMI

DENİZ HARP OKULU BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

EGE Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Bilgisayar Müh. Bölümü Öğretim Yılı Lisans Tezi Önerileri

AHMET YESEVİ ÜNİVERSİTESİ BİLİŞİM SİSTEMLERİ VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ LİSANS DÖNEM ÖDEVİ

Akıllı telefonlar, avuçiçi bilgisayarlar ile taşınabilir (cep) telefonların özelliklerini birleştiren cihazlardır. Akıllı telefonlar kullanıcıların

evarobot Documentation

Moodle-IST Kullanım Klavuzu

BLG 1306 Temel Bilgisayar Programlama

Akademik Dünyada Özgür Yazılım. Akademik Dünyada. Onur Tolga Şehitoğlu

1 / 5. Mehmet Alper Şen. Kıdemli Yazılım Uzmanı. İletişim Bilgileri

1.1 Metodolojiyi Gerçeklemek Üzere Geliştirilen Altyapı

5.62. SENSÖR KONTROLLÜ OTOPARK BARĠYER OTOMASYONU

Kullanım Kılavuzu. Semih BAKAR

AKADEMİ. Eğitim Kataloğu GELECEĞE YÖN VERENLERİN AKADEMİSİ. * Bu katalog ETZ Akademi tarafından hazırlanan eğitimleri içermektedir.

1. DÖNEM Kodu Dersin Adı T U K. Matematik II Mathematics II (İng) Fizik I Bilgisayar Programlama I (Java) Computer Programming I (Java) (İng)

CAEeda ÇÖZÜMÜ YAPILMIŞ NACA 0012 KANADI İÇİN 2B ÇİZİM EĞİTİM NOTU. EDA Tasarım Analiz Mühendislik

ÖZGEÇMİŞ. 1. Adı Soyadı : Birim BALCI 2. Doğum Tarihi : Unvanı : Yrd. Doç. Dr. 4. Öğrenim Durumu: Derece Alan Üniversite Yıl Lisans

SAYISAL KONTROL 2 PROJESİ

Bilgisayar Mühendisliği. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 1

DGridSim Gerçek Zamanlı Veri Grid Simülatörü. Yazılım Tasarımı Dokümanı v Mustafa Atanak Sefai Tandoğan Doç. Dr.

SCADA SISTEMLERI ILE PERFORMANS YÖNETIM SISTEMI UYGULAMALARı. Elma Yönetim ve Otomasyon Sistemleri

NX-CIF105 MODBUS CIF MANAGER. NX-CIF105 CIF MANAGER CIF105 Ayarları CIF Mapping yazılımı Yazılım yapısı

Proje Adı : MATLAB Real-Time Windows Target toolbox kullanımı ve ilişkili bir uygulama geliştirilmesi

BMÜ-421 Benzetim ve Modelleme MATLAB SIMULINK. İlhan AYDIN

ROBOTİK VE KODLAMA EĞİTİMİ ÇERÇEVESİNDE ÖĞRETİM YILI BİLİŞİM TEKNOLOJİLERİ DERSİ ÜNİTELENDİRİLMİŞ YILLIK DERS PLANI

BİLİŞİM SİSTEMLERİNİN PRENSİPLERİ

Üç Fazlı Sincap Kafesli bir Asenkron Motorun Matlab/Simulink Ortamında Dolaylı Vektör Kontrol Benzetimi

EYLÜL 2012 İŞLETİM SİSTEMLERİ. Enformatik Bölümü

Eğitim veya Danışmanlık Hizmetinin Tanımı

GÖRÜNTÜ İŞLEME HAFTA 1 1.GİRİŞ

Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği C Programlama 1. Bölüm C# Programlamaya Giriş

SİMULİNK KULLANIMI: Simulink'i çalıştırmak için MATLAB komut satırında simulink yazıyoruz.karşımıza Simulink Kütüphanesi çıkacaktır:

İşletim Sistemleri; İÇERİK. Yazılım BİLGİ TEKNOLOJİLERİ VE UYGULAMALARI Yazılım Türleri

Yaz.Müh.Ders Notları #6 1

ÖZGEÇMİŞ. 1. Adı Soyadı : Kürşat Mustafa KARAOĞLAN. İletişim Bilgileri :, PK:, / İş Adresi. Telefon. : Mail. 2.

Prof. Dr. Oğuzhan Urhan GYY Müh.Tas 3 ve Tez Konusu Önerileri

SU KALITE SİSTEMİ. Türkiye Halk Sağlığı Kurumu

Kablosuz Ağ Tabanlı Gezgin Keşif Robotu: Kaşif

DENGESİZ GÜÇ AKIŞI ANALİZLERİ İÇİN SABİT HIZLI ASENKRON GENERATÖRLÜ RÜZGAR TÜRBİNİ MODELİ BÖLÜM 1: GENERATÖR MODELİ BÖLÜM 2: YÜK AKIŞI UYGULAMALARI

MUSTAFA ÇAKIR. Kişisel Bilgiler. İletişim Bilgileri. Kimlik Numarası. Doğum Tarihi 21/08/1974. İletişim Adresi

YAŞAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 4 YILLIK EĞİTİM PLANI ( AKADEMİK YILINDAN İTİBAREN GEÇERLİDİR)

Yrd. Doç. Dr. Mustafa NİL

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ / ENSTİTÜSÜ / YÜKSEKOKULU BİLİŞİM SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ /ABD LİSANS PROGRAMI - 1 ( yılı ve sonrasında birinci

MAK4061 BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM

Sezai Taşkın Accepted: January ISSN : itemiz@marmara.edu.tr Istanbul-Turkey

ANKARA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

Herkes bir yerden başlar...

KENDĐ KENDĐNE YOL BULAN ARAÇ

Web Tabanlı Ödev-Proje Takip Sistemi İçin Veri Tabanı ve Site Tasarımı. Database and Site Design for Web Based Homework-Project Follow System

ÖĞRENME FAALİYETİ 2 ÖĞRENME FAALİYETİ 2

R ile Programlamaya Giriş ve Uygulamalar

İnternet Programcılığı

ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Matematik ve Geometri Eğitiminde Teknoloji Tabanlı Yaklaşımlar

C# nedir,.net Framework nedir?

SELÇUK ÜNİVERSİTESİ SEYDİŞEHİR MESLEK YÜKSEKOKULU BİLGİSAYAR TEKNOLOJİLERİ BÖLÜMÜ BİLGİSAYAR PROGRAMCILIĞI PROGRAMI DERS DAĞILIM ÇİZELGESİ (2010)

XTION KAMERA VE ULTRASONİK SENSÖRLERLE YAPILAN ENGELDEN KAÇINMA UYGULAMALARININ KARŞILAŞTIRILMASI

D.Saati AKTS Zorunlu Ders (Z) Meslek Dersi (M) Seçmeli Ders (S) TOPLAM

MatLab. Mustafa Coşar

GÜZ DÖNEMİ BİLGİSAYAR PROJESİ KONU ÖNERME FORMU

AlgoTrader. Algorithmic Trading Platformu. Matriks Bilgi Dağıtım Hizmetleri A.Ş.

GĐRĐŞ. 1 Nisan 2009 tarihinde BDP programının yeni bir sürümü yayınlanmış ve bu sürümde yapılan değişikliklere

ÖZGEÇMİŞ. 4. ÖĞRENİM DURUMU Derece Mezun Olunan Alan Üniversite Yıl. Lisans Bilgisayar Mühendisliği SELÇUK ÜNİVERSİTESİ June 1905

TÜRKİYE İÇ DENETİM ENSTİTÜSÜ DERNEĞİ YAYIN YÖNETMELİĞİ

Sistem Dinamiği. Bölüm 5-Blok Diyagramlar, Durum-Değişken Modelleri ve Simülasyon Metodları. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

MCR02-AE Ethernet Temassız Kart Okuyucu

ANKARA ÜNİVERSİTESİ ELMADAĞ MESLEK YÜKSEKOKULU BİLGİSAYAR PROGRAMCILIĞI PROGRAMI DERS İÇERİKLERİ

2011 Third International Conference on Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics

1. YIL - 1. DÖNEM DERSİN ADI TEORİK UYGULAMA AKTS

Çekişme Temelli Ortam Erişimi Algoritmaları Dilim Atama İhtimalleri Karşılaştırması

Geleneksel Yazılım Mühendisliğinden Alana Özel Yazılım Mühendisliğine Doğru

Mezuniyet Projesi Konuları Prof. Dr. E. Murat ESİN

ISSN: El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 3, No: 2, 2016 ( )

KONTROL VE OTOMASYON MÜH. BÖLÜMÜ

Android e Giriş. Öğr.Gör. Utku SOBUTAY

AKADEMİK YILI. Ders Öğretim Elemanı ve Ders Yardımcısı

Harici Aygıtlar. Kullanıcı Kılavuzu

Dağıtık Sistemler CS5001

BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

Kural Motoru.

TEMEL SUNUM İŞLEMLERİ SUNUMA SES, VIDEO EKLEME SUNUM TASARIMI ANİMASYONLAR SLAYT GEÇİŞİ KÖPRÜ KAYDETME SUNUM TASARIM TEKNİKLERİ ETKİNLİKLER

Başlık: Windows Sistem Yöneticisi Yardımcısı

Transkript:

2016 Published in 4th International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science 3-5 November 2016 (ISITES2016 Alanya/Antalya - Turkey) Simulink Kullanılarak ROS Tabanlı Gezgin Robot Kontrol Benzetimi 1 Yavuz Selim Fatihoğlu 1 Kocaeli Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Bilişim Sistemleri Mühendisliği, Umuttepe Kampüsü, Kocaeli, Türkiye. Özet Gezgin robot sistemleri alanında araştırmalar gün geçtikçe artmaktadır. Gerçek robotlarla, bu geliştirme ortamını kurmak zaman kaybına ve zamanla robotların yıpranması ve maliyet kaybına sebep olmaktadır. Bu çalışmada turtlebot gezgin robotun matlab Simulink ile oluşturulmuş bir kontroller model kullanılarak ROS üzerinden kontrolü gerçeklenmiştir. Anahtar kelimeler: Gezgin robot, ROS-Robot Operating System, Simulink, Matlab. 1. Giriş Gezgin robot sistemleri alanında araştırmalar gün geçtikçe artmaktadır. Gezgin robotların günümüzde, gelişmiş üretim sistemleri, sag lık sekto rü, dış ortamlarda otonom araçlar, uzay keşifleri, maden arama, tarım, su altı ve kurtarma sistemleri, güvenlik uygulamaları, biyomedikal uygulamalar gibi geniş bir alanda uygulamalarını görmekteyiz. Gezgin robotlarda, yöntemler geliştirilirken uygulama ve uygulama sonuçlarına göre yöntemin geliştirilmesi durumu söz konusudur. Gerçek robotlarla, bu geliştirme ortamını kurmak zaman kaybına ve zamanla robotların yıpranması ve maliyet kaybına sebep olmaktadır. Bu çalışmada turtlebot gezgin robotun matlab Simulink ile oluşturulmuş bir kontroller model kullanılarak ROS üzerinden kontrolü gerçeklenmiştir. 2. ROS (Robot Operating System) ROS(Robot Operating System) yani robot işletim sistemi, içerisinde barındırdığı kütüphaneler ve araçlarla robot uygulamaları geliştirmeyi sağlayan bir yazılım sistemidir. ROS bir robot için metaişletim sistemidir [1]. ROS, açık kaynak kodlu bir yazılımdır. Linux tabanlı bir işletim sistemi üzerinde çalışmaktadır. ROS bir işletim sistemi olmasının ötesinde robot donanımı ile yazılım arasındaki bir katman ya da çalışma çerçevesi (framework) şeklinde düşünülebilir. ROS endüstriyel dünya ve akademik dünyanın çalışma beraberliğini arttırdığı, profesyonel yazılım geliştirme ve araştırma sonuçlarının beraber harmanlandığı yeni bir yaklaşımdır [2]. Bu framework içinde tanımlı kütüphaneler, servisler aracılığı ile farklı robot platformlarının kontrolü sağlanabilir ayrıca algoritma geliştirme, kod yazma (C++, Phyton vb.) imkanları da sağlamaktadır. ROS un farklı dağıtımları mevcuttur [3] ve farklı robot platformlarını 1 E-posta: yselim@kocaeli.edu.tr, telefon: +902623032295

Y.S. FATİHOĞLU / ISITES2016 Alanya/Antalya - Turkey 1900 desteklemektedir [4]. Bu çalışmada Linux işletim sistemi tabanlı Ubuntu 14.04 Trusty LTS(Long Term Support-Uzun Vade Destek) dağıtımı üzerine kurulu ROS Indigo dağıtımı kullanılmıştır. ROS, yayın gönderme (publish) ve bu yayınla ilgili düğümlerin bu yayına abone olması (subscribe) temelli bir paradigma üzerinde kurulmuş bir sistemdir. Hazırlanan robot davranışları node(düğüm) adı verilen program parçaları üzerinden simülasyon programına yada robota gönderilir (publish), hareket için gerekli veriler çevreden alınır. Publish ve subcribe ilişkisi şu şekildedir ; bir uygulama(publishers) belli bir konu üzreindeki mesajı yayınlar, diğer uygulamalar(subscribers) da yayınlanan mesajlara, konu ya da içerik tabanlı kuralları kullanarak abone olur. Bu form birden-çoka(one-to-many) iletişim şeklindedir ve özünde eşzamanlı değildir çünkü mesajı yayınlayan bir uygulama diğer alıcı uygulamalar tarafından geri dönüş olmasını beklemez. ROS yapısı Şekil 1 de gösterildiği gibi çalışmaktadır. Kinect Servis Mesaj Yayınlama Mesaj Topic Abonelik Yayınlama Şekil 1. ROS çalışma şeması Publisher(Yayınlayıcı) ve subscriber(abone), ROS' da kullanılan bir modeldir. Oluşturulan sınıflar üzerinden veri simülasyon programına gönderilir(publish), robotun aksesuarlarından sensör verileri program içerisine alınabilir(subscribe).

Y.S. FATİHOĞLU / ISITES2016 Alanya/Antalya - Turkey 1901 Fiziksel robot (Turtlebot) Gazebo benzetim aracı (Turtlebot) ROS (indigo) Matlab (Robotics Toolbox) Simulink Şekil 2. Matlab ROS Turtlebot/Gazebo bağlantı şeması 3. ROS ve Gazebo Benzetim Aracının Yapılandırılması Gazebo benzetim aracı Player projesi içinde yer alan 3-boyutlu dinamiği içeren çoklu robot benzetim ortamıdır. Stage yazılımına benzer şekilde, robotları ve nesneleri benzetimini gerçekleştirmektedir. Ancak, 3D bir ortamda, nesneler arası fiziksel etkileşimleri gösterebilen bir benzetim yazılımıdır [5]. Bu çalışmada Linux system üzerine ROS Indigo dağıtımı ile kullanılmak üzere Gazebo 2.2 sürümü kurulmuş ve yapılandırılmıştır. Şekil 3. Benzetim yapılan modelin Gazebo örnek ekran görüntüsü ROS kurulu sistemde ROS katmanının robot donanımı ile iletişime geçmesi ve komutları gönderebilmesi için çevre değişkenlerinin ayarlanması gereklidir. ROS_MASTER_URI ve ROS_HOSTNAME çevrebirim değişkenleri aşağıdaki komutlar kullanılarak.bashrc dosyası içinde set edilmelidir. > echo export ROS_MASTER_URI=http://ip_numarasi:11311 >> ~/.bashrc > echo export ROS_HOSTNAME=ip_numarasi >> ~/.bashrc

Y.S. FATİHOĞLU / ISITES2016 Alanya/Antalya - Turkey 1902 ROS temel yapılandırılması tamamlandıktan sonra yeni terminal penceresinde Gazebo benzetim aracı aşağıdaki komut çalıştırılarak gezgin robot kontrol için hazır hale getirilir. > roslaunch turtlebot_gazebo turtlebot_world.launch 4. Matlab ROS bağlantısı ve Simulink kontrol modeli MATLAB, Robotic System Toolbox ile ROS katmanı için destek sağlamaktadır. MATLAB kullanılarak oluşturulacak prototip algoritmalar ROS desteği ile Gazebo vb. benzetim araçlarında test edilebilir ya da doğrudan fiziksel robot platformu üzerinde çalıştırılabilir. Matlab Robotik Sistem kütüphanesindeki rosinit komutu ile ROS tabanlı gezgin robotun IP numarası verilerek global bir düğüm oluşturulur. Simulink modeli yayınlanan mesajları, abone olunan mesajları ve servisleri bu IP numarası üzerinden gönderir yada alır. Simulink kullanılarak oluşturulan modeller ile fiziksel yada simulator bazlı uygulamalar geliştirilebilir. Bu makalede turtlebot gezgin robot platform kontrolü için Şekil 4 te gösterilen Matlab Simulink üzerinde tasarlanan model kullanılarak ROS tabanlı bir kontrol uygulaması gerçekleştirilmiştir. 5. Simulink Modelinin Uygulanması Şekil 4. Simulink kontrol modeli Model üç temel kısımdan oluşmaktadır. İlk kısımda bir ROS mesajı üretilmektedir. ROS mesajı robotun seyir esnasında izlediği yolun x ve y koordinat değerlerini tutar. İkinci kısımda üretilen

Y.S. FATİHOĞLU / ISITES2016 Alanya/Antalya - Turkey 1903 mesajlara abone (subscriber) olacak olan kısım tanımlıdır. Bu değerler ROS ağına yayımlanacak değerlerdir. Bu kısımların çalışma prensipleri sırasıyla aşağıda verilmiştir. ROS mesajını oluşturmak için simulink modelinde bir sinyal tanımlamak gereklidir. Dönüş değeri ve doğrusal hız değerleri sinyal atama bloğuna girer. Ayrıca boş mesaj bloğu da sinyal atama bloğuna girer, atama bloğu çıkışı ROS yayın(publish) bloğuna atanır. Şekil 5 te gösterildiği gibi doğrusal X ve açısal Z değeri yeni sinyal değeri olarak atanırlar. Doğrusal hız değeri ve açısal dönüş değerleri mesaj türü geometry/twist olacak şekilde ROS ağındaki mobile_base/commands/velocity başlığa(topic) gönderilir. Gezgin robotun yayımlanan mesaj içindeki açısal ve doğrusal hız değerleri aracılığı ile kontrolü sağlanır. Şekil 5. Doğrusal hız ve Dönüş eksen değerleri atama bloğu Robot seyri esnasında robotun yol durumunu takip edip XZ düzlemi üzerindeki konumunu grafik olarak göstermek için robotun /odom başlığına abone olunur. Bu başlığa abone olmak için Şekil 4 te gösterildiği gibi bir abone bloğu eklenir. Şekil 6. Robot konum değerleri atama ekranı ROS ağı üzerinden /odom başlığına gelen değerler Şekil 6 da gösterildiği gibi POS.X ve POS.Y sinyallerine atanırlar. Abone bloğu çıkışındaki mesaj grafik bloğuna giriş olarak gönderilir.

Y.S. FATİHOĞLU / ISITES2016 Alanya/Antalya - Turkey 1904 Şekil 7. Gezgin Robot seyir grafiği Şekil 7 de gösterildiği gibi robotun seyir esnasındaki konum koordinatları ve konum grafiği XY düzleminde çizdirilir. 6. Sonuç Bu çalışmada ROS ağına gönderilen yada alınan mesajlar ve başlıklar üzeriden Gazebo aracı kullanılarak gezgin robot için kontrol benzetimi gerçekleştirilmiştir. ROS robot donanımı ile geliştirilecek yol planlama ve kontrol algoritması arasında köprü vazifesi görecektir. Matlab ve Simulink kullanılarak fiziksel robot üzerinde yada benzetim araçlarında yeni kontrol ve yol planlama algoritmaları gerçeklenebilir. 7. Referanslar [1] Pajaziti A., Avdullahu P.,SLAM Map Building and Navigation via ROS, International Journal of Intelligent Systems and Applications in Engineering,2014,p. 71-75. [2] S. Cousins, Welcome to ROS Topics, IEEE Robotics & Automation Magazine, March 2010. [3] http://wiki.ros.org/distributions, en son ziyaret tarihi Eylül 2016. [4] http://wiki.ros.org/robots, en son ziyaret tarihi Eylül 2016. [5] Özkan M., Yazıcı A., Parlaktuna O.,Otonom Robot Sistemleri için Eğitim Araçları,2009.