AUTONOMOUS AND MANUAL DRIVING OF A MULTIPLE TURRET SYSTEM IN EXTREME ENVIRONMENT
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ÜMİT YERLİKAYA
Danışman: RAİF TUNA BALKAN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tezde öncelikle yol planlama problemleri kapsamında çok boyutlu konfigürasyon uzayı elde etmek için iki yöntem geliştirilmiştir. Yol planlama problemleri genellikle doğrudan 3 boyutlu çalışma alanında çözülür. Ancak bu yöntem, çeşitli geometrik ve mekanik kısıtlamalara sahip robotların işlenmesinde yetersiz kalmaktadır. Bu zorlukların üstesinden gelmek için, yol planlaması biçimselleştirilebilir ve konfigürasyon uzayı adı verilen yeni bir uzayda çözülebilir. Birinci yöntemde, sistemin tüm gövdelerinin nokta bulutları ve bunların etkileşimi kullanılır. İkinci yöntem, vücut yüzeyleri arasındaki minimum mesafelerin aynı anda ölçüldüğü simülasyon yazılımının boşluk fonksiyonu kullanılarak gerçekleştirilir. Bu iki yöntemde bir çift taret sisteminin örnek bir 4-D konfigürasyon alanı elde edilir. Bunun bir sonucu olarak, bu iki yol arasındaki fark, nokta bulutu yoğunluğuna bağlı olarak yaklaşık %1'dir. Ardından, sıkıcı manuel konumlandırma sürecini kullanmak yerine, askeri taretlerin doğruluklarını ve verimliliklerini artırmak için çevrimdışı bir yol planlama algoritması geliştirilir. Bu araştırma kapsamında, uygulamaya bağlı olarak hızlı, orta ve optimum olmak üzere üç yakınsayan seçenek sağlanarak dikdörtgen, dairesel ve torus şekilli olmak üzere üç farklı konfigürasyon uzayında yol aramak için bir algoritma önerilmiştir. Önerilen algoritma yardımıyla 6 dizi ve seçenekleri kullanılarak 4 boyutlu (D) yol planlama problemi 2-D + 2-D olarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar simüle edildi ve bu üç seçenekte hiçbir cisim arasında çarpışma gözlemlenmedi. Son olarak, yeni çarpışmadan kaçınma algoritması sayesinde her türlü taret belirtilen hız, ivme ve sarsıntı limitlerine göre daha verimli ve güvenli bir şekilde sürülebilmektedir. Olası tüm en kötü senaryolar tek tek incelendiği için hem simülasyonlarda hem de gerçek zamanlı testlerde algoritmanın çarpışmasız hareket sağlaması garanti edilmektedir. Algoritmanın performans ölçümü için en kötü senaryoların oluşabileceği bir konfigürasyon alanı oluşturulur ve tüm testlerde aynı alan kullanılır. Bu testler sonucunda çarpışma olmadığı gösterilmiştir. Son olarak, kademeli konum kontrol döngüsü eklenerek, herhangi bir çarpışma olmadan başlangıç noktasından istenen hedef noktasına hareket sağlanır. Bu algoritmayı diğerlerinden ayıran en önemli özelliği hem hız hem de konumun kontrol edilebilmesi ve geçiş aşamasında hedef noktasının anlık olarak değiştirilebilmesidir. Ayrıca sistemin çarpışmasız hareket etmesi için herhangi bir hedef pozisyon gerekli değildir, sadece eksen hız komutları yeterlidir. Algoritma potansiyel saha tabanlı yöntemlerin aksine hız ve tork döngülerine müdahale etmediği için sadece hız referansları manipüle edilerek kullanıma hazır sistemlere eklenebilir.