Oğul-Robot Sistemleri için Sinyalleşme Sistemi Tasarımı Ali Emre Turgut 1, Maya Çakmak 2, Erol Şahin 2, Buğra Koku 1 1 KOVAN Araştırma Laboratuvarı Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara {maya,erol}@ceng.metu.edu.tr 2 Makina Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara {aturgut,kbugra}@metu.edu.tr Özetçe Robot oğullarının koordinasyonlarının temelinde bulunan kendi-kendine örgütlenme mekanizması oğulları karmaşık bir sistem (complex system) haline getirmekte ve bunların kontrolünü önemli bir problem olarak önümüze koymaktadır. Bu probleme çözüm bulmak amacıyla, yürütülmekte olan çalışmamızda robot oğullarının davranışlarının dışarıdan nasıl ve ne şekilde kontrol edileceği incelenmektedir. Bu amaçtan yola çıkarak kobot ve çobot olarak adlandırılan iki tip gezer robottan oluşan bir robot oğulu geliştirilecektir. Bu bildiride Kobot ların tasarımları incelenecektir. Öncelikle Kobot ların yapmaları gereken görevler anlatılacak daha sonra da kobotun ihtiyacı olan alt-sistemler belirtilecektir. Bu alt-sistemlerden olan sinyalleşme alt-sisteminin biçimsel tasarımı anlatılacak ve bu alt-sistem üzerinde deneyler yapılacaktır. Önerilen altsistemin başarımı 1 değerlendirilerek, farklı çözüm önerilerinde bulunulacaktır. 1. Giriş Günümüzde elektronik ve bilgisayar sistemlerinin gelişmesinin paralelinde robotlar artık fabrikalardan çıkıp, hayatımıza iyiden iyiye girmeye başlamıştır. Artık evlerde robotik elektrik süpürgelerini görmek hiç de düşük bir ihtimal değildir. Robotlar bunların yanında, gezegenler arası seyahatlerde gezegen yüzeyinin araştırılmasında, deprem sonrası göçük altında hayattan kalan insanların bulunmasında, mayınlı bir arazide mayınların temizlenmesinde veya bir sınır hattının gözlemlenmesinde kullanılmaya başlanmıştır. Bu tip uygulamaların fabrika uygulamalarından en büyük farklılığı robotların karmaşık ve zorlu koşullarda çalışma gerekliliğidir. Bu ağır koşullar robotların tasarımlarını çok karmaşıklaştırmıştır. Bu karmaşıklık robotların güvenilirliğini azaltmanın yanında maliyetlerini de büyük orada arttırmıştır. Bir robotun bu denli karmaşık olmasını önlemek ve de 1 İng. Performance robotun güvenilirliğini arttırmak için çoklu-robot sistemleri geliştirilmeye başlanmıştır. Temel olarak çoklu-robot sistemleri tasarımı tek bir robotun yapacağı görevi birden çok ve daha basit robotlara paylaştırmayı amaçlamaktadır. Bu sayede sistemdeki bir robotun kullanım dışı kalması durumunda, çoklurobot sistemi işlevine devam edebilecektir. Bu çalışma mantığı robot sistemin güvenilirliğini büyük ölçüde arttırmaktadır. Güvenilirliğin artmasının yanında çoklu-robot sistemindeki robotların basit olmaları sistemin maliyetini düşürmekte veya en azından çok fazla artmamasını sağlamaktadır. Çoklu-robot sistemleri, tekli robot sistemlerine göre birçok avantajlara sahip olmasına karşın birçok zorluğu da yanında getirmektedir. Bunlardan başa çıkılması en zor olanı, robotların denetimleriyle ile ilgili olanıdır. Robotların birbirleriyle olan koordinasyonu çok zor bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Bunun yanında çoklu-robot sistemine verilen bir görevin robotlara dağıtılması çözülmesi zorlu bir başka problemdir. Ayrıca robotlar, etkili bir iletişim sistemine de ihtiyaç duymaktadırlar. Bütün bu karşılaşılan zorlukların çözülmesi için birçok farklı metot denenmiş ve hala denenmektedir. Bu metotlardan bir tanesi de oğul-robot 2 yaklaşımıdır. 2. Oğul Robot Sistemleri Oğul-robot yaklaşımı, doğada milyonlarca senedir sosyal böceklerin uyguladığı denetim ve koordinasyon yöntemlerinin çoklu robot sistemlerine uygulanmasıdır. Bu yaklaşımın en büyük faydası milyonlarca yıldır denenmiş ve kendini kanıtlamış olan algoritmaların kullanılmasıdır. Oğul robot sistemlerinin diğer çoklu-robot sistemlerine göre birçok avantajları vardır. Bu avantajları şu şekilde sıralayabiliriz [1]: Gürbüzlük: Gürbüzlük, sistemin değişken koşullarda işlevini sürdürebilmesi olarak tanımlanabilir. Oğul-robot sistemleri, birçok basit robot barındırdığı ve dağıtık bir 2 İng. Swarm robotics
denetim sistemine sahip oldukları için gürbüz sistemlerdir. Esneklik: Oğul robot sistemleri esnek sistemlerdir. Bir başka değişle sadece belli bir görev için değil de birçok görev için kullanılabilirler. Ölçeklenebilirlik: Ölçeklenebilirlik çoklu-robot sistemleri için kullanılan algoritmaların sahip olması gereken en önemli özelliklerden birisidir. Oğul-robot sistemlerinde uygulanan algoritmalar sosyal böceklerden esinlendikleri için birey sayısının değişiminden az etkilenmektedirler. Oğul-robot sistemlerinde kullanılan robotlar incelendiğinde iki farklı yaklaşım gözlemlenmektedir. Bunlardan birisi daha önceden var olan tek olarak çalışmak için tasarlanmış bir robotu oğul-robot sistemleri için uygun hale getirmek bir diğeri de oğul-robot sistemleri için yepyeni bir robot sistemi tasarlamaktır. Her iki yaklaşımın da iyi yönleri ve kötü yönleri olmasına rağmen zaman içerisinde ikinci yaklaşımın ağır basacağı düşünülmektedir. Jasmine[2], Karlsruhe ve Stuttgart Üniversiteleri tarafından I-SWARM[3] projesi kapasamında geliştirilen 3cm 3 ten küçük, ucuz, güvenilir oğul robot sistemleri çalışmaları için özel olarak geliştirilmiş, serbest yazılım ve dağıtım mantığıyla tasarlanmış bir robot sistemidir. Jasmine ler birbirleriyle iletişim kurabilme, çevredeki cisimleri algılama özelliklerine sahiptirler. Oğul robot sistemleri çalışmalarını içeren bir diğer proje de Swarm-bot projesidir[4], [5]. Bu projede s-bot olarak adlandırılan 30 35 adet robot geliştirilmiştir. S-bot lar özmontaj 3 ve öz-örgütleşim 4 özelliklerine sahiplerdir. Oğul zekası ve evrimsel berim 5 teknikleri kullanılarak s-bot lar dinamik şekil değiştirme, dinamik şekil oluşturma ve engebeli arazide ilerleme gibi görevleri yerine getirmek için tasarlanmışlardır. S-bot lar, diğer robot sistemlerinde bulunan özerk hareket edebilme, etraflarındaki robotları ve cisimleri algılama özelliklerinin yanında birbirlerine bağlanma özelliğine de sahiptirler. S-bot lar birbirlerine bağlanarak büyük engellerden, deliklerden geçebilmekte ve ağır nesneleri birarada taşıyabilmektedirler. Bununların yanında s-bot lar belli durumlar için birbirlerine sinyal gönderebilme yeteneğine de sahiptirler. Millibot lar[6], Carnegie Mellon Üniversitesi tarafında geliştirilen keşif ve gözlem gibi görevlerde kullanılması düşünülen robotlardır. Millibot lar, bilmedikleri bir ortamı özerk bir şekilde ve birarada haritalama yeteneğine sahiptirler. Millibot sisteminin, yapacağı görevler ele alınarak farklı birimler oluşturulmuş ve bu birimler Millibot lara takılıp sökülebilecek şekilde hazırlanmıştır. Bu birimlerin en ilginci Millibot ların diğer Millibot lara göre yerlerini belirlemek için kullandıkları birimdir. Bu birim küresel konumlama sistemi(gps) mantığına benzer bir şekilde çalışmaktadır. Kısa mesafe sesüstü 6, uzun mesafe sesüstü, kızılötesi ve kamera birimleri Millibot larda kullanılan diğer birimlerdir. 3. Oğul Robot Sistemine Bir Bakış Bu çalışmada tasarlanması düşünülen robot sistemi, kapsamlı bir oğul robot projesinin bir parçasıdır. Yürütülmekte olan projede, robot oğullarının davranışlarının dışarıdan nasıl ve ne şekilde kontrol edileceği incelenmektedir. Bu amaçtan yola çıkarak bu proje için Kobot ve Çobot olarak adlandırılan iki tip gezer robottan oluşan bir robot oğulu geliştirilecektir. Kobot lar göreceli olarak Çobot lardan daha çok sayıda olmakla beraber onlara göre daha güçsüz ve ucuz olacaklardır. Kobot lar sadece yakın menzilli duyu ve iletişim yeteneklerine sahip olup, aynı zamanda ortamdaki global sinyalleri (ışık, ses miktarı, vs) hissedebilecek donanıma sahip olacaklardir. Çobot lar ise daha az sayıda olmalarına rağmen daha uzun menzilli duyu, iletişim ve hesaplama (computation) yeteneğine sahip olacaklardır. Çobot lar, bu yetenekleri sayesinde koyunların dinamiği üzerinde etkili olabileceklerdir. Bu bildiride Kobot ların tasarımı incelenecektir. Kobot ların yapmaları gereken iki temel görev vardır, bunlardan bir tanesi dağılma 7 diğeri de toplanma 8 görevleridir. Dağılma görevi, şekil 1 de görülmektedir. Kobot lar başlangıçta şekil 1(a) da görüldüğü gibi birarada durmaktadırlar. Kobot lar çalıştırılmalarının ardından, belli bir süre sonra bulundukları alanının tamamını kaplayacak şekilde etrafa yayılmaya çalışmışlardır, şekil 1(b). Toplanma görevi, dağılma görevinin tam tersi olarak düşünülebilir. Başlangıçta birbirlerinden uzakta duran Kobot lar, çalıştırıldıktan sonra oluşturabilecekleri en büyük yığını oluşturmaya çalışmaktadırlar. Kobot ların, dağılma ve toplanma görevlerini gerçekleştirebilmeleri için sahip olmaları gereken alt-sistemler ve bu alt-sistemlerin özellikleri incelendiğinde iki görev için de hemen hemen aynı alt-sistemlere ihtiyaç duydukları görülmüştür. Aradaki temel farklılık, algılama alt-sistemi ile ilgilidir. Dağılma görevi sırasında Kobot ların sadece çevrelerindeki robotları algılamaları yeterli iken, toplanma görevi sırasında Kobot ların; çevrelerindeki yığın haline gelmiş robotları ve bu yığınlardan hangisinin daha kalabalık olduğunu algılamaları gerekmektedir. Yığının içerisindeki Kobot lar birbirlerini örttükleri için yığındaki Kobot sayısının algılanması zor bir problem olarak ortaya çıkmaktadır. Şekil 1: (a) Kobot lar başlangıçta birarada duruyorlar (b) Kobot lar hareketlerinin sonucunda bulundukları alana yayılıyorlar 3 İng. Self-assembly 4 İng. Self-organization 5 İng. Evolutionary computation 6 İng. Ultrasonic 7 İng. Dispersion 8 İng. Aggregation
4. Kobot ların Biçimsel Tasarımı Kobot lar iki alt-sistemden oluşmaktadırlar. Bunlar, ana ve yardımcı alt-sistemlerdir. Ana alt-sistem algılama, denetim ve hareket alt-sistemlerini içermekte iken yardımcı alt-sistem ise güç ve yapısal alt-sistemlerini içermektedir. Algılama alt-sistemi, iki farklı alt-sistemden meydana gelmiştir. Bunlar, sinyalleşme ve yakın mesafe algılama alt-sistemleridir. Sinyalleşme alt-sisteminin görevi çevredeki diğer Kobot ları uzak mesafeden algılamaktır. Yakın mesafe algılama alt-sisteminin görevi ise kısa mesafedeki Kobot ları, engelleri ve duvarları algılamaktır. Sinyalleşme alt-sisteminin sağladığı veriler diğer Kobot ların konumlarını bulmakta kullanılırken, kısa mesafe algılama alt-sisteminin sağladığı veriler ise yakındaki cisimlere çarpmamak için kullanılmaktadır. Bu bildiride yer darlığı nedeniyle sadece sinyalleşme alt-sisteminin biçimsel tasarımı 9 incelenecektir. 5. Sinyalleşme Alt-Sisteminin Biçimsel Tasarımı Sinyalleşme alt-sistemi Kobot ların çevredeki diğer Kobot ları algılamasını sağlamaktadır. Kobot lar bu sayede kendilerine belli bir mesafede bulunan Kobot ları ve Kobot yığınlarını algılayabilmektedirler. Sinyalleşme alt-sisteminde bulunması gereken özellikler şöyle sıralanabilir: Sinyalleşme uzak mesafeli olmalıdır Sinyalleşme tüm-yönlü 10 olmalıdır Sinyalleşme hassas olmamalıdır Sinyalleşme az enerji harcamalıdır Kobot lar diğer Kobot ları uzak mesafeden görebilmelidirler. Uzak mesafeden kasıt Kobot ların çaplarının altı-yedi katı mesafedir. Bu algılama tüm-yönlü olmalı yani Kobot lar 360 derecelik bir alanı görebilmelidirler. Mesafe ölçümünün çok hassas olması gerekmemektedir. Hassasiyet olarak Kobot ların çaplarının yarısı makul olarak görülmektedir. Kobotlar özerk bir şekil çalışacaklarından bütün alt-sistemleri gibi sinyalleşme alt-sisteminin de az enerji harcaması gerekmektedir. Sinyalleşme alt-sisteminin biçimsel tasarımı yapılırken, yukarıda sayılan özelliklere sahip olduğu düşünülen üç farklı alternatif çözüm ortaya çıkmıştır. Bunlar: Kobot ların üzerine küresel ayna içeren basit bir kamera sistemi kullanarak çevredeki diğer Kobot ların üzerlerindeki aktif uyarıcıları algılamak. Kobot ların üzerinde kızılötesi(ir) alıcılar kullanarak diğer Kobot ların üzerlerindeki aktif uyarıcıları algılamak. Kobotların üzerinde IR alıcı-verici çiftleri kullanarak diğer Kobotların üzerlerindeki pasif hedefleri algılamak Tablo 1, tablo 2 ve tablo 3 incelendiği zaman en düşük enerji tüketiminin IR alıcı-verici ikilisinin pasif hedefleri algılaması alternatifi olduğu görülmektedir. Bunun yanında, Tablo 1: Küresel Ayna-Basit Kamera Sistemi Kullanımının Avantajları Dezanavtajları Avantajlar Düşük parça sayısı Hareket eden parça bulunmaması Uzun mesafeli algılama kabiliyeti Ortam aydınlatmasından az etkilenme Hazır parçaların kullanılması Dezavantajlar Yüksek işlem gücü Gerçek-zamanlı görüntü işleme donanımı/yazılımı gereksinimi Orta derecede fiyat Tablo 2: IR Alıcı-Aktif Hedef Sistemi Kullanımının Avantajları Dezanavtajları Avantajlar Düşük işlem gücü Karmaşık olmayan yazılım gereksinimi Düşük maliyet Dezavantajlar Yüksek parça sayısı Algılayıcıların özel tasarım gerektirmesi Algılama mesafesinin kısalığı Ortam aydınlatmasından etkilenme Yüksek enerji tüketimi Tablo 3: IR Alıcı-Verici Pasif Hedef Sisteminin Kullanımının Avantajları ve Dezanavtajları Avantajlar Düşük güç tüketimi Karmaşık olmayan yazılım gereksinimi Uzun mesafeli algılma Ortam aydınlatmasından az etkilenme Dezavantajlar Yüksek parça sayısı Orta derecede maliyet 9 Ing. Form Design 10 İng. Omni-directional
bu alternatifin uygulanması için gerekli olan elamanların hazır olarak bulunması ve bu elemanların ortam ışıklandırmasından çok az etkilenmeleri, bu alternatifi sinyalleşme alt-sistemi için en uygun ve en hızlı çözüm olarak ortaya koymaktadır. IR alıcı-verici ikilisin pasif hedefleri algılaması alternatifi için robot sistemlerinde sıklıkla kullanılan ve çok duyulmuş SHARP firmasının ürettiği GP2D12 mesafe algılayıcısı[7] kullanılacaktır. GP2D12, 10 ile 80cm arasında ölçüm yapabilen, bir adet IR LED ve bir adet IR alıcıdan oluşan bir algılayıcıdır. GP2D12 nin çıkış gerilimi, mesafe ile ters orantılı ve monotonik olarak azalan doğrusal olmayan bir fonksiyondur. Doğrusal olmama durumu GP2D12 nin algılama sisteminin trigonometrik prensiplere dayanmasından dolayıdır. Şekil 3: Yarı-koni açısı deney düzeneği. Yuvarlak cisim ok yönünde 5mm aralıklarla oynatılmış GP2D12 nin çıkış gerilimi kayıt edilmiştir Şekil 2: SHARP GP2D12 mesafe algılayıcısının çalışma prensibi[7] Şekil 4: Yarı-koni açısı deneyi sonuçları GP2D12 de, IR alıcı olarak pozisyon algılayan cihaz(psd) kullanılmaktadır. PSD, IR ışığa duyarlı tek boyutlu bir CCD dizilimidir. Yansıyan ışığın düştügü CCD hücresi ve üçgenleşme 11 prensibi kullanılarak ışığın yansıdığı cismin uzaklığı tahmin edilebilmektedir, şekil 2. Bu sayede cisimin renginin 12 ve ortamın aydınlatmasının 13 mesafe ölçümü üzerine hiçbir etkisi olamamaktadır. GP2D12 nin teknik özellikleri incelendiğinde yarı-koni açısının 14 çok düşük olduğundan bahsedildiği halde bu konu ile ilgili çok açık bir bilgi mevcut olmadığı görülmektedir, bu yüzden şekil 3 te görülen deney düzeneği kullanılarak GP2D12 nin yarı-koni açısı ölçülmüştür. Bu deney sırasında 20mm çapında bir çubuk ok yönünde 5mm aralıklarla hareket ettirilmiş ve GP2D12 nin çıkış gerilimi kayıt edilmiştir, şekil 4. Bu grafikten görüldüğü üzere, algılayıcı; 200mm uzaktaki çubuğu, çubuk dikey (optik) eksenden yaklaşık 25mm mesafede iken görebilmiştir. Basit bir trigonometrik eşitlikle yarı-koni açısının yaklaşık 7 derece olduğu hesaplanmıştır. 11 İng. Triangulation 12 PSD cisimden yansıyan ışığın siddetini ölçmeyip, sadece ışığın düştüğü CCD hücresinin konumunu kullanarak hesaplama yaptığı için cisimin IR ışığı yansıtma özelliklerinin mesafe algılanmasında bir önemi yoktur, belli bir miktarda ışını yansıtması yeterlidir, şekil 2 13 IR LED modülasyonlu bir şekilde ışın yayınlamaktadır, PSD de sadece vericinin yayınladığı belli frekanstaki IR ışınımını algılamaktadır, böylece ortamdaki IR ışınların algılayıcının çalışması üzerine etkisi olmamaktadır 14 İng. Half-cone angle GP2D12 nin yarı-koni açısı çok düşük olduğu için şekil 5 de görüldüğü gibi robotun üzerine dört adet GP2D12 yerleştirilmiş ve bu algılayıcılar bir adım motoru tarafından 3.6 derecelik adımlarla toplam 90 derece saat yönünde daha sonra da saat yönünün tersinde döndürülerek toplam 360 derecelik bir görüş alanı elde edilmiştir. Adım motorunun boyutunlarını azaltmak için küçük bir adım motoru kullanılmış ve dört adet GP2D12 nin takılı olduğu algılama çubuğu, motorun döndürme momentini düşük olduğundan pirinç bir dişli çark yardımıyla döndürülmüştür, şekil 6. GP2D12 mesafe algılayıcıları çevredeki diğer Kobot ların üzerinlerinde bulunan algılama çubuklarını algılamaktadırlar. Bu çubuklar hem GP2D12 ler için pasif hedef olarak görev yapmakta hem de GP2D12 ler bu çubuklara takılmaktadırlar. Çubukların uzak mesafelerden de iyi algılanabilmeleri için üzerlerine ışığı geldiği yöne yansıtan parlak bantlar 15 yapıştırılmıştır. GP2D12 kullanılarak yapılan temel davranış algoritması deneyleri daha sonraki bölümlerde anlatılacak ve sistemin performansı orada detaylı bir şekilde tartışılacaktır. 6. Sinyalleşme Alt-Sistemi Deneyler Sinyalleşme alt-sistemi Kobot ların üzerinde denenmeden önce sistemin başarımını ölçmek için şekil 7 te gösterilmiş olan düzenek kullanılmıştır. Deneylerde, üzerlerinde 20mm 15 İng. Retroreflective tape
belirleyebilmiştir. Şekil 5: Sinyalleşme alt-sisteminin çalışma prensipleri (robotların çapları ve algılama mesafeleri ölçekli olarak çizilmiştir), yuvarlak daireler robotları, dairelerin merkezindeki beyaz noktalar ise robotların üzerlerindeki çubukları temsil etmektedirler Şekil 7: yerleşimi Sinyalleşme alt-sistemi deneyi robot-kukla robot Şekil 6: Adım motor ve onun tarafından çevrilen dört adet GP2D12 nin takılı olduğu algılama çubuğu (fotografta sadece bir tane GP2D12 görülmektedir) çubuklar bulunan gerçek robotların çapında (120mm) kukla 16 robotlar kullanılmıştır. Kukla robotlar, çesitli düzenlerde yerleştirilerek GP212 den veriler toplanmıştır. Bu veriler daha sonra bilgisayarda incelenmiş ve Kobot algılama algoritması bu veriler kullanılarak geliştirilmiştir. 17 Yapılan deneylerden bir tanesi şekil 7 da gösterildiği gibi örnek olarak verilmiştir. Bu deneyde, ortada görülen robotun çevresine 5 adet kukla robot yerleştirilmiş ve daha sonra robotun algılayıcıları adım motor tarafından 90 derece döndürülerek ölçümler alınmıştır. Bu ölçümler, bilgisayara aktarılarak şekil 8 de görülen kutupsal 18 grafik elde edilmiştir. Grafikte, mavi artılar toplanan verileri, kırmızı yuvarlaklar ise geliştirilen Kobot algılama algoritmasının Kobot olarak belirlediği noktaları göstermektedir. Kobotların şekil 7 de gösterilen yerleşimde algoritma başarılı bir şekilde robotların mesafelerini ve açılarını 16 İng. Dummy 17 Kobot algılama algoritması PC ortamında MATLAB programıyla geliştirilmiştir. GP2D12 lerden toplanan veriler, değerlendirilerek bu değerlerin yerel doruk notaları tesbit edilmiş ve bu noktaların Kobotları temsil ettiği varsayılmıştır. Bu algoritmanın başarımı test edildikten sonra algoritma Kobot ların mikrodenetimcileri üzerinde çalıştırılmış ve temel davranış deneyleri bu algoritma kullanılarak yapılmıştır 18 İng. Polar Şekil 8: Sinyalleşme alt-sistemi deney sonuçlarının kutupsal grafiği Tasarlanan sinyalleşme alt-sistemi ve Kobot algılama algoritması kullanılarak Kobot ların üzerinde temel davranış algortimaları denenmiştir. Bu deneylerde, robotlar pil kullanılarak tamamen özerek bir şekilde çalıştırılmışlardır. Yapılan deneylerde, Kobot lardan bölüm 3 de anlatılan nedenlerden ötürü toplanma davranışı sergilemeleri istenmiştir. Deneyde kullanılan Kobot un basitçe etrafında bulunan robot yığınlarından daha fazla robot içeren gruba yönlenmesi gerekmektedir. Deney yapıldığı sırada yeterince sayıda Kobot bulunmadığı için kukla robotlar kullanılmıştır. Yapılan deneylerden birisi şekil 9 de gösterilmiştir. Başlangıçta Kobot daha çok robot bulunan sol yığındadır. Daha sonra sol yığından sağ yığına iki adet robot aktarılmıştır. Bu sırada Kobot un üzerinde bulunan sinyalleşme alt-sistemi ölçüm yapmaktadır ve Kobot sağ yığının kalabalıklaştığını fark etmiştir. Kobot sağdaki yığına yönlenmiş ve yığının yanına ulaştığında durmuştur. Yapılan sinyalleşme alt-sistemi ve temel davranış algoritmasi deneyleri incelendigi zaman aşagıdaki sonuçlara varılmıştır.
sisteminin yerleştirilmesi mantıklı bir çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır. Şekil 9: (a) Kobot dört kukla robotun yanında durmaktadır (b) İki adet kukla robot sol yığından sağ yığına aktarılmıştır (c) Kobot sinyalleşme alt-sistemini kullanarak etrafındaki robotları algılamış ve sağdaki kalabalık robot yığınına yönlenmiştir (d) Robot sağdaki yığına ulaşmıştır İşaret alt-sistemi kukla robotlar tek başlarına veya robotların birbirlerine olan mesafeleri belli bir değerin üzerinde ise başarılı bir şekilde çalışmaktadır Kukla robotlar yığın oluşturup birbirlerine yaklaştıkları zaman işaret alt-sisteminin performansı düşmektedir. Bir başka değişle algıda yanılma 19 problemi gözlenmektedir 360 dereceyi içeren verinin toplanması yaklaşık olarak 1.5sn yi bulmaktadır. Bu süre olması gerekenin çok üzerindedir. Bu yüzünden robotun kararlı çalışabilmesi için, veriyi durarak toplaması gerekmektedir. Aksi takdirde robotların davranışlarının kararsız hale geldiği gözlemlenmiştir İşaret alt-sisteminin toplam enerji tüketimi pil ile çalışması gereken bir sistem için oldukça fazladır. Bunun temel nedeni, hem GP2D12 lerin hem de ve algılama çubuğunu çeviren adım motorunun yüksek enerji tüketimidir. 7. Tartışma Yapılan deneyler sonucunda görüldüğü üzere, bölüm 6, sinyalleşme alt-sisteminin başarımı yeterli değildir. Özellikle robotlar yığın halinde geldiklerinde, yığında bulunana toplam robot saysını belirlemede ciddi sorunlar gözlemlenmiştir. Bunların yanında sinyalleşme alt-sisteminin tepki hızı robotun kararlı davranışlar gösterebilmesi için yeterli değildir. Bu sebeplerle bir sonraki tasarımda sinyalleşme alt-sisteminin değiştirilmesi ve diğer bir alternatif olan robotların üzerine CMOS kamera içeren tüm-yönlü görüş 19 İng. Perceptual aliasing 8. Sonuçlar Bu bildiride, yürütülmekte olan bir oğul robot projesi için sinyalleşme alt-sisteminin tasarımı anlatılmıştır. Sinyalleşme alt-sisteminin gereksinimleri fiziksel detaylara girmeden tartışılmış, daha sonra çeşitli alternatifler üretilmiştir. Bu alternatiflerden, denemesi en kolay olan IR alıcı-verici çifti pasif hedef sistemi tasarlanmış ve robot üzerinde uygulanmıştır. Sistemin denemelerinden sonra başarımının yeterli seviyede olmadığı gözlemlenmiştir. Başarımın bu şekilde olması Kobot ların performansını olumsuz bir şekilde etkilemiştir. Toplanma davranışı açısından bakıldığında kararlı davranış gözlemlenebilmesi için sinyalleşme alt-sistemi ölçüm yaparken Kobot ların hızlarının yavaşlatılması veya durdurulması gerekmektedir. Böyle yapılması da robotların ve robot sisteminin başarımını oldukça kötü bir şekilde etkilemektedir. Buradan da anlaşılacağı gibi bir robot sisteminin en önemli parçlarından birisi algılama sistemidir. Neyin ve nasıl algılanacağı robotun tasarım sürecinde çok önemli bir yer tutmaktadır. Bunun değerlendirmesinin çok iyi bir şekilde yapılması gerekmektedir. 9. Teşekkür Bu çalışma TÜBİTAK ın 104E066 no lu Kontrol Edilebilir Robot Oğulları kariyer projesi tarafından desteklenmiştir. 10. Kaynakça [1] E. Şahin, Swarm Robotics: From Sources of Inspiration to Domains of Application, Swarm Robotics Workshop: State-of-the-art Survey, Erol Şahin and William Spears, editors, 3342, Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, pp.10-20, 2005. [2] Open-source Micro-robotic Project. University of Stuttgart. 11 Ağustos 2006. <http://www.swarmrobot.org>. [3] I-SWARM Project. 11 Ağustos 2006. <http://www.iswarm.org/>. [4] Swarm-bots Project. 11 Ağustos 2006. <http://www.swarm-bots.org/>. [5] Dorigo M., Swarm-bot: A Novel Type of Self- Assembling Robot, Proceedings of AMiRE 2005 3rd International Symposium on Autonomous Minirobots for Research and Edutainment, K. Murase and K. Sekiyama and N. Kubota and T. Naniwa and J. Sitte, editors, Springer Verlag, Berlin, Germany, pp.3-4, 2005. [6] L.E. Navarro-Serment, R. Grabowski, C.J.J. Paredis, P.K. Khosla, Modularity in Small Distributed Robots, in Proceedings of the SPIE conference on Sensor Fusion and Decentralized Control in Robotic Systems II, Boston, MA, September 19-22, 1999. [7] Sharp GP2D12 Detector Package. 11 Ağustos 2006. <http://www.acroname.com/robotics/parts/r48- IR12.html>.