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

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

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.

Özet

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.