Diller

Projeler

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

TÜBİTAK 1002

Mehmet POLAT

2019-

-

Proje Başlığı

ELEKTRİKLİ ARAÇLAR İÇİN EKSENEL AKILI ÇİFT ROTORLU SABİT MIKNATISLI SENKRON MOTOR TASARIMI VE ÜRETİMİ

Özet

Bölümümüz akademik personellerinden Dr. Öğr. Üyesi Mehmet POLAT yürütücülüğünde, "Elektrikli Araçlar için Eksenel Akılı Çift Rotorlu Sabit Mıknatıslı Senkron Motor Tasarımı ve Üretimi" başlıklı proje TÜBİTAK 1002-Hızlı Destek Programı kapsamında desteklenmesine karar verilmiştir. Başarılarının devamını dileriz.

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

FÜBAP

Hakan ÇELİK

2019- 2020

-

Proje Başlığı

FDAM İLE HAREKET ETTİRİLEN DÖRT ÇEKER MOBİL ROBOTUN FPGA İLE KONTROLÜ

Özet

Son yıllarda gelişen teknoloji ile birlikte Mobil Robotların çalışma sahaları artmıştır. Günümüzde Mobil Robotlar coğrafi bilgi sistemleri, malzeme taşıma ve depolama, ev içi temizlik uygulamaları, arama-kurtarma çalışmaları, savunma sanayii vb. birçok alanda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu proje çalışmasında, Fırçasız Doğru Akım Motoru (FDAM) ile hareket ettirilen dört çeker bir Mobil Robot FPGA ile kontrol edilecektir. Dört çeker bir Mobil Robotta her tekerlek ayrı ayrı kontrol edilebilmektedir. Böylece Mobil Robot hassas olarak kontrol edilebilmekte ve kısa mesafede keskin dönüşleri gerçekleştirebilmektedir. FDAM veriminin yüksek olması, yüksek güç yoğunluğu, lineer moment karakteristiği, bakımının az olması, az arıza vermesi gibi üstünlükleri nedeniyle son yıllarda robotik sistemlerde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu nedenle bu projede Mobil Robotun hareketi için FDAM kullanılacaktır. Mobil Robotun önüne çıkan engeller ön kısımda hareketli bir platforma monte edilen bir mesafe sensörü ile algılanacaktır. Mesafe sensöründen gelen bilgiye göre Mobil Robot yapacağı hareketi belirleyecek ve bu harekete göre FDAM'ler için gereken kontrol sinyalleri üretilecektir. Bu sinyaller FDAM sürücülerine uygulanacak ve FDAM'ler kapalı çevrim olarak kontrol edilecektir. Böylece Mobil Robot istenen açıda dönüş hareketlerini yaparak engellerden kaçabilecektir. Projede denetleyici kart olarak FPGA geliştirme kartı kullanılacaktır. FPGA'lar paralel işlem yapabilme ve donanım geliştirme özelliğine sahiptir. Böylece Mobil Robotun tepki süresi kısalacak ve daha hassas çalışacaktır. Litaratürde FPGA ile kontrol edilen veya FDAM ile hareket ettirilen Mobil Robot çalışmaları bulunmaktadır. Ancak projede önerilen, FDAM ile hareket ettirilen dört çekerli FPGA kontrollü Mobil Robota ilişkin kayda değer bir çalışma bulunmamaktadır. Bu yönüyle önerilen proje çalışması literatüre katkı sağlayacaktır.

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

TÜBİTAK 1512

Çağrı KAYMAK

2019- 2020

150.000 TL

Proje Başlığı

AKILLI VE OTONOM TEKERLEKLİ SANDALYE

Özet

Otonom sürüş özelliği, endüstriyel olarak gelişmiş ülkelerde yaşayan insanların yaşamları üzerindeki etkisi yönünden yakın gelecekte devrim niteliğindeki teknolojilerden biri olacaktır. Birçok araştırma topluluğu, nesne bulma, yol bölütleme ve trafik işaretlerinin tanınması gibi görme tabanlı algoritmaların performansının hızla artmasından dolayı otonom sürüş sistemlerinin gelişimine katkıda bulunmaktadırlar. Otonom bir araç, çevresini algılamalı ve belli bir hedefe güvenli bir şekilde ulaşmaya yönelik hareket etmektedir.

İş fikri; otonom olarak hareket edebilen akıllı bir elektrikli tekerlekli sandalyenin geliştirilmesi ve gerçekleştirilmesidir. Otonom hareketin yanı sıra dışarıdan veya kullanıcı tarafından da harekete müdahale edebilmek için manuel kontrol özelliği de bulunacaktır. Bu niteliklerde gerçekleştirilecek olan sandalyenin tasarımı, gerekli donanımların montajı ve gömülü sistem üzerinde koşan yazılımlar geliştirme süreci kapsamındadır. Bu iş fikriyle, Türkiye başta olmak üzere dünya genelinde yürümekte zorluk yaşayan yaşlılar ile görme veya yürüme engelli hastaların özellikle kapalı ortamlardaki ulaşımını kolaylaştırmak adına bir çözüm üretilmektedir. Ev, hastane, havalimanı, iş yeri ve trafiğin olmadığı açık alanlar gibi tekerlekli sandalye kullanmak zorunda olan bireyin başka birine ihtiyaç duymadan otonom olarak ulaşması gereken konuma en kısa zamanda ve güvenilir bir şekilde ulaşmasına olanak sağlayacağı düşünülmektedir. Manuel bir şekilde kontrol edilen klasik tekerlekli sandalyelerde kullanıcı, hareket için büyük güç harcamakta ve engeline göre yapılabilecek hareketler kısıtlanmaktadır. Meydana gelebilecek kazalar için de bir koruma mekanizması bulunmamaktadır. İş fikri kapsamında geliştirilen sandalye, kullanıcının güç sarfiyatı ve olabilecek kazaları da en aza düşürecektir. Ayrıca, iş fikrimizdeki sandalyenin hafızasında kullanıcının evi, ofisi veya zaman geçirdiği diğer alanların bir haritası yüklenecektir. Bu sayede neyin nerede olduğunu öğrenen tekerlekli sandalye, kullanıcısının direktifleri doğrultusunda otomatik olarak istenen yere gidebilecektir.

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

TÜBİTAK 1512

Beyda TAŞAR

2018- 2019

150.000 TL

Proje Başlığı

BİO-BİLEKLİK İLE BİYOELEKTRİKSEL SİNYAL ŞİFRELİ GÜVENLİK SİSTEMİ

Özet

Bu çalışma, biyometrik tabanlı kişi tanıma sistemleri alanına ait bir uygulama yöntemi olarak EMG (Elektromyografi) sinyallerinin davranışsal biyometrik veri olma özelliğinden yararlanılarak, kişilerin ayırt edilmesi ve kişinin el hareketleri ile kişiye özel biyoelektriksel şifre ve kişisel ID (şifre) kodu tanımlanması ile ilgilidir.

biyometrik tabanlı kişi tanıma sistemleri alanına ait bir uygulama yöntemi olarak EMG (Elektromyografi) sinyallerinin davranışsal biyometrik veri olma özelliğinden yararlanılarak, bileklikteki her bir elektrot alt kolda yer alan bir kas grubuna ait bilgiler hareket sırasında kaydetmektedir. El hareketleri (el kapama, el açma, bileğin içe dışa, yukarı aşağı hareketleri, başparmak-işaret parmak teması, başparmak-orta parmak teması, başparmak-yüzük parmak teması, başparmak-serçe parmak teması, nesne işaret etme hareketi yani fiziksel bir elin yapabileceği tüm hareketler vb) ile kişiye özel biyoelektriksel şifre ve kişisel ID (şifre) kodu tanımlanması ile ilgilidir.

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

FÜBAP

Oğuz YAKUT

2018- 2019

-

Proje Başlığı

İNSANSIZ ROBOTİK BİR KARA ARACI TASARIMI VE PROTOTİPİ

Özet

Günümüzde askeri alanda, keşif, gözlem, hedef imha, tespit gibi ve buna benzer uygulamalarda insansız robotik kara araçlarının kullanımı hızla artmaktadır. Özellikle insanların girmesinin tehlikeli olduğu ortamlarda kişilerin can güvenliğinin sağlanması ve görevlerin daha başarılı ve etkin bir şekilde yerine getirebilmesi için farklı araç tasarımlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla farklı özellik ve tasarımlara sahip insansız kara araçları araştırmacılarca geliştirilmektedir. İnsansız kara araçlarının tekerlekli, paletli, ayaklı ve hibrit olmak üzere farklı tasarımları mevcuttur. Aracın görev yapacağı ortam şartlarına göre her bir sistemin birbirine karşı avantajları bulunmaktadır. Bu araştırma kapsamında tasarlanan insansız kara aracının düz bir yolda hızla ilerlerken aynı zamanda engelleri aşabilmesi, merdiven gibi basamaklı alanları tırmanabilmesi amaçlanmıştır. Bu tez kapsamında hibrit bir insansız kara aracı tasarımına yönelmiştir. Mobil aracın tekerlek yapısı ''transformable wheel'' yani dönüştürülebilir tekerlek sistemi şeklinde tasarlanmıştır. Tekerlek ve parmak sisteminin birleştirildiği bu tasarımda robot, düz arazi şartlarında sahip olduğu tekerlek yapısı sayesinde hızlı ve manevra yeteneği yüksek bir şekilde hareket edebilmektedir. Engebeli arazi şartlarında ise parçalı tekerlek yapısı açılarak, tekerlek yıldız şeklini almakta ve yüzeye uyum sağlayarak dengeli bir hareket sunmaktadır. Bu çalışma kapsamında altı parçalı dönüştürülebilir tekerlek yapısına sahip hibrit bir mobil aracın fiziksel modeli tasarlanmış ve prototipi üretilmiştir. Ayrıca aracın kinematik ve dinamik modelleri ortaya koyulmuş ve Matlab/Simulink ortamında hareket simülasyonu yapılmıştır. Son olarak, üretilen prototip aracın performansı düz zemin üzerinde ve merdiven yüzeyinde test edilmiştir.

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

FÜBAP

Ayşegül UÇAR

2018- 2019

-

Proje Başlığı

DERİN ÖĞRENME KULLANARAK, BİR AKILLI VE OTONOM İNSANSIZ HAVA ARACIYLA İNSAN TAKİBİ VE YOL PLANLAMA

Özet

Derin Öğrenme Kullanarak, Bir Akıllı ve Otonom İnsansız Hava Aracıyla İnsan Takibi ve Yol Planlama" başlıklı projemizin konusu; İnsansız Hava Araçlarının (İHA'ların) ve yapay öğrenmenin birlikte kullanılmasını kapsamaktadır. Bu projedeki temel amaç, akıllı ve otonom İHA ile insan takibi ve yol planlama algoritmaların geliştirmesidir. Bu amaç için, bilimsel yazında geliştirilmiş ve geliştirilmekte olan derin öğrenme algoritmaları kullanılmıştır. Proje raporu, üç bölümden oluşturulmuştur. Birinci bölümde, projede kullanılan DJI MAvic2 Pro isimli İnsansız Hava Aracının (İHA'nın) kontrolünün Android telefon üzerinden gerçekleştirilmesi için gerekli algoritmalar yazılmıştır. İkinci bölümde, DJI'nın kendi uygulaması (DJI SDK) üzerinden görüntüler alınmış ve bilgisayar üzerinde derin sinir ağları eğitilmiştir. Üçüncü bölümde, İHA'nın otonom bir şekilde insan takibi yapabilmesi için gerekli temel algoritma adımları oluşturulmuş ve Android uygulama üzerine aktarılmıştır. Dördüncü bölümde, elde edilen sonuçlar tablo ve şekiller ile sunulmuştur.

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

FÜBAP

Ayşegül UÇAR

2018- 2019

-

Proje Başlığı

LİDAR VE KAMERA İLE DONATILMIŞ BİR OTONOM YER ARACININ GÖRME TABANLI KONTROLÜ

Özet

Araçların önceden belirlenen rota üzerinde otonom bir sakilde ilerlemesi, son on yılda büyük bir önem kazanmıştır. Yüksek otomasyonlu sürücü yardım sistemleri oluşturmak için, sensörlerin farklı türleri ve kombinasyonları bilimsel yazında kullanılmıştır. Ancak önerilen yaklaşımların çoğu, pahalı sensörler içerdiği için maliyet açısından gerçekleştirilebilir değildir. Bu nedenle maliyet açısından verimli çözümlerin gerçekleştirilmesi halen çözülmesi gereken zor bir problemdir. Bu projede, ortamı tanıyarak otonom bir şekilde sürüş sağlamak için mini otonom araç kontrolü gerçekleştirilmiştir. Bunun için, elektronik hız kontrolörü (ESC), (IMU) sensör ve LIDAR ile donatılmış mini yarış arabası üzerine kamera yerleştirilmiştir. Kullanılan sensörlerin kombinasyonu yardımıyla, otomatik direksiyon kontrolü, frenlemesi ve aracın yol üzerindeki konumu elde edilmiştir. Görüntü tabanlı uygulama için, derin öğrenme tabanlı olan Derin Konvolüsyonel Sinir Ağları (DKSA'lar) kullanılmıştır. Tüm uygulamalar, 256 Gpu çekirdeğe ve 16 Gb Gpu belleğe sahip Nvidia cuda geliştirme kartı üzerinde gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Görüntü tabanlı bir yaklaşım, hazırlanan parkur üzerinde başarılı bir şekilde test edilmiştir.

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

TÜBİTAK 1003

Ayşegül UÇAR

2019-

500.000 TL

Proje Başlığı

İNSANSI ROBOTLARIN EĞİTİMİ İÇİN YENİ BİR DERİN ÖĞRENME ALGORİTMASININ GELİŞTİRİLMESİ

Özet

Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mekatronik Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi Doç. Dr. Ayşegül Uçar yürütücülüğünde hazırlanan TÜBİTAK 1003 projesi başarılı bulunarak desteklenmeye hak kazandı.

İnsan Makina Etkileşimi alanında kabul edilen 6 projeden biri olan “İnsansı Robotların Eğitimi İçin Yeni Bir Derin Öğrenme Algoritmasının Geliştirilmesi” isimli proje ile yaklaşık 500.000 TL’nin Fırat Üniversitesine aktarılması sağlanacak.

Proje ekibini başarılarından ötürü tebrik eden Fırat Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Kutbeddin Demirdağ, kazanılan bu projelerin mühendislik alanında Fırat Üniversitesi’nin Türkiye’deki yerinin göstergesi olduğunu belirterek, öğretim üyelerinin araştırma projelerine desteklerinin artarak devam edeceğini belirtti.

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

FÜBAP

Ayşegül UÇAR

2017-2018

-

Proje Başlığı

FPGA TABANLI GERÇEK ZAMANLI GÖRÜNTÜ İŞLEME VE NESNE TANIMA ALGORİTMALARININ GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

Özet

Bu tezde, gri seviye görüntü dönüşümü ve kenar bulma algoritmaları, Zynq-7000 mimarisine sahip FPGA üzerinde gerçek zamanlı olarak uygulanmıştır. Oluşturulan deney düzeneğinde, gömülü sistem uygulaması için Picozed gömülü görüntü işleme kartı kullanılmıştır. Kullanılan kart, üzerinde Xilinx Zynq-7000 mimarisine sahip XC7Z030 FPGA barındırmaktadır. Zynq-7000 mimarisi ARM işlemci ve FPGA bloklarına sahip olduğu için, yazılımsal ve donanımsal olarak programlanabilir yapıdadır. Bu iki yapı arasındaki iletişim Gelişmiş Genişletilebilir Arayüz (AXI-Advanced eXtensible Interface) üzerinden sağlanmaktadır. Ayrıca, ARM işlemci bir işletim sistemi kullanmaya da imkân tanımaktadır. Xilinx tarafından sağlanan Linux işletim sistemi, FPGA'da kullanılan donanımlar ve kartın barındırdığı donanımlar için sürücü desteği sağlamaktadır. Bu tezde, kartın programlanmasında Yazılım Tanımlı Çip Üzerinde Sistem (SDSoC-Software Defined System on Chip) programlama ortamı seçilmiş ve AVNET tarafından sağlanan Picozed uyumlu SDSoC görüntü işleme platformu kullanılmıştır. Programlamada, C/C++ dilleri kullanılarak kartta kurulan Linux işletim sisteminde çalışan proje oluşturulmuştur. Görüntü işleme uygulamaları için aynı ortam donanımsal programlama yapmayı da mümkün kılmıştır. Donanımsal olarak gerçekleştirilmek istenen hesaplamalar, donanım hızlandırmalı hesaplama yapısı sayesinde doğrudan aynı ortamda tasarlanmıştır. Seçilen görüntü işleme uygulamaları; 1920X1080 piksel çözünürlükte, 60 çerçeve/saniye hızında gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Uygulanan kenar bulma algoritmaları, Sobel, Prewitt ve Roberts kenar tespit yöntemleridir. Gömülü sistemin HDMI girişinden alınan görüntü verileri işlenerek HDMI protokolünde çıkışa aktarılmıştır. Tezde her bir uygulama, hem yazılımsal hem de donanımsal olarak gerçekleştirilmiş ve performansları karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: FPGA, Zynq-7000, Picozed gömülü görme kartı, SDSoC, Kenar algılama

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

FÜBAP

Oğuz YAKUT

2017-2018

-

Proje Başlığı

BİR ALT EKSTREMİTE GÜÇLENDİRME ROBOTUNUN MEKANİK TASARIMI VE İLERİ KONTROLÜ

Özet

Yürüyüş analizi sayesinde alt ekstremite robotların kontrolü ve tasarımı kolaylaştırılmıştır. Mafsallar üzerine düşen yükler ve mafsal konumları yapılan analizler sonucunda rahatlıkla ortaya çıkarılabilmektedir. Böylece elde edilen bu verilerle robot üzerinden alınan veriler karşılaştırılarak kontrol sağlanmaktadır. Ayrıca mafsalların özelliklerinin (yapacağı en büyük dönüş açısı gibi) önceden biliniyor olması tasarımın daha da kaliteli ve sorunsuz hale getirilmesini sağlamaktadır. İnsan gücünün arttırılmasını amaçlayan dış iskelet robotun tasarlanması fikri ilk olarak 1965 yılında ABD Savunma Departmanı fonu ile General Electric firmasının tasarladığı HARDIMAN olarak ortaya çıkmıştır. Alt-ekstremite robotlar arasında en dikkat çekici olanı Berkeley Firmasının ABD savunma sanayi için ürettiği BLEEX dış iskelet robotudur. 4 ü aktif toplamda 7 serbestlik derecesine sahip olan bu robot tamamen ağır yükleri uzun bir menzilde taşımak için tasarlanmıştır. Robotun ağır yükleri uzun menzillere taşımak için hidrolik tahrik elemanları kullanılarak tasarlanmıştır. Servo-valfler ile hareket ettirilen bu hidrolik sistemler 40 adet sensör ile geri beslenmektedir. Bunun haricinde aktif olarak çalışan ve ilgi gören diğer bir dış iskelet de HAL (HybridAssistiveLimb) dır. İlk olarak hasta bakıcıların işlerini kolaylaştırmak için tasarlanmış olsa da yapılan yenilemelerle birçok farklı alanda kullanılmaya başlanmıştır. Bu robot hem alt hem de üst ekstremiteler için insanlara asiste amaçlı çalışmaktadır. Ülkemizde de bu konuda birkaç çalışma yapılmaktadır. YÜDİS Selçuk Üniversitesi öğretim üyeleri tarafından tasarlanan, 2 si aktif 5 serbestlik dereceli bir yürüyüş destekleme robotudur. Hong Kong Politeknik Üniversitesinden alınan yürüyüş analizi sonuçlarını referans değer olarak tanımlayan YÜDİS, PD kontrol yöntemini kullanmaktadır. Literatürde yukarıda bahsedilen çalışmalar yapılmış olmakla birlikte bu robotlarının mekanik tasarımları, giriş sinyallerinin elde edilmesi (EMG, gait analiz vb. yöntemler), çeşitli kontrol yöntemleri ile dış iskelet robotların kontrolünün gerçekleştirilmesi halen araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Yapılması planlanan proje kapsamında da sağlıklı bir insanın vücut hareketlerini taklit eden, referans değer olarak insan vücudunu alan bir güçlendirme robotunun tasarımı ve kontrolü ortaya çıkarılacaktır. Öncelikle sistemin matematiksel modeli oluşturulacaktır. Arkasından bir CAD programı ile tasarımı yapılacak, MATLAB programı yardımıyla benzetim çalışmaları ortaya çıkarılacaktır. Bu esnada birçok kontrol yöntemi sistem üzerine uygulanacak ve en verimli çalışan kontrol yöntemi deneysel düzenekteki kontrolöre yerleştirilerek gerçek zamanlı deneysel sonuçları elde edilecektir.

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

FÜBAP

Ayşegül UÇAR

2017-2018

-

Proje Başlığı

GRAFİK İŞLEME ÜNİTESİ (GPU) TABANLI ÖĞRENME KULLANARAK OTONOM ARAÇLAR İÇİN ALGILAMA SİSTEMİNİN GELİŞTİRİLMESİ

Özet

Otonom araçlar çevre koşullarını algılayarak kararlar alan ve aldıkları kararlar doğrultusunda hareket eden araçlardır. Günümüzde otonom araçlara olan ilgi hızla artmaktadır. Gelişen, sensör, Grafik İşleme Birimi (GPU - Graphics Process Unit) teknolojisi ve yapay öğrenme yöntemlerindeki yenilikler ile birlikte otonom araç teknolojisi de gelişmektedir. Bu çalışmada ilk olarak, otonom araçlar ile ilgili genel bilgiler verilmiştir. İkinci olarak, Linux ortamında Caffe kullanılarak, MNIST veri kümesi ile rakam tanıma yapılmıştır. Bu uygulama için Nvidia TK1 ve Nvidia TX1 kartlarına ek olarak iki adet bilgisayar kullanılmış ve Merkezi İşlem Birimi (CPU - Central Process Unit) ile GPU'lar hız ve doğruluk bakımından değerlendirilmiştir. Üçüncü olarak, nesne tanıma uygulamaları yapılmıştır. Bu amaçla ilk olarak, Windows ortamında Matlab'da yaya geçidi trafik tabelası algılama uygulaması yapılmıştır. Bu uygulama için Elazığ, Niğde ve Kayseri yollarında çekilerek oluşturulan veri kümesi kullanılmıştır. Bu veri kümesinde 172 fotoğrafta toplam 185 tane yaya geçidi tabelası bulunmaktadır. Algılama için Bölgesel Konvolüsyonel Sinir Ağı (B-KSA), Daha Hızlı Bölgesel Konvolüsyonel Sinir Ağı (Daha Hızlı B-KSA) kullanılmış ve sonuçlar incelenmiştir. Sonrasında, Linux ortamında temel anlamda YOLO kullanılarak nesne tanıma uygulaması yapılmış ve çıktılara yer verilmiştir. Son olarak, küçük bir yer aracı ile yapay öğrenme yöntemlerini kullanan otonom bir araç yapılmıştır. Bu amaçla, yer aracı üzerine çeşitli sensörler, kamera ve Nvidia TX2 kartı yerleştirilmiştir. Otonom araç, tasarlanan parkur üzerinde test edilmiştir. Tüm uygulamalar başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak ve şekiller ile verilmiştir.

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

FÜBAP

Ayşegül UÇAR

2016-2017

-

Proje Başlığı

RP LİDAR KULLANILARAK MOBİL ROBOTLAR İÇİN EŞ ZAMANLI KONUM BELİRLEME VE HARİTALAMA

Özet

Son zamanlarda artan gezgin robot uygulamalarında ortamın haritasının çıkarılması vesenkronize olarak robotun bulunduğu konumun belirlemesi problemine farklı yaklaşımlar yapılmıştır. Herhangi bir bilinmeyen ortamda robotun kendi konumunu öğrenmesi ve gerçekkonum bilgilerine maksimum yaklaşması, bu işlemi yapması için ortamın haritasınınçıkarması problemi Eş Zamanlı Konum Belirleme ve Haritalama(EZKBH) olarak bilinmektedir. Bu çalışmada kullanılan robot simülasyonu ve geliştirilen algoritma yardımı ile çevrenin ön topolojikbilgilerine ya da birtakım referans nesnelerinin yer bilgisine ihtiyaçduymadan EZKBH yapılması hedeflenmiştir. Dolayısıylarobot bilinmeyen bir ortamda, bilinmeyen bir noktadan harekete başlayarak bir taraftan buortamın haritasınıçıkarırken, bir taraftan da kendi yerini tahmin etmekte ve başlangıçnoktasına döndüğünü de algılamaktadır. Tasarlanacak simülasyonda robot gezinme esnasındaetrafındaki olayları algılayıp, nereye gideceğine yine kendi başına karar verecektir. Kullanılanrobot simülasyonu sadece RP lidar lazer tarayıcı sensörü kullanarak etrafındaki cisimlere olanuzaklığını ölçmektedir. Bu ölçümlerden yola çıkarak yoluna nasıl devam edeceğine kararvermekte ve konumunu bildirmektedir. Bu projenin özgün değeri, EZKBH için eğitim ve test aşamalarında hızlı ve aydınlatmaya ve pozisyona karşı gürbüz evrensel bir algoritmanın gerçek zamanlı uygulamalarda ticari olarak değerlendirilebilmesi için, tek bir donamım (prototip) olarak yapılmasıdır. Projede oluşturulacak sistemin, EZKBH gibi farklı uygulamalar için geliştirilerek, mobil ve insansı robotlarda kullanılabilmesi düşünülmektedir.

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

FÜBAP

Oğuz YAKUT

2016-2017

-

Proje Başlığı

ÜÇ SERBESTLİK DERECELİ TRİGLİDE PARALEL ROBOTUN TASARIMI VE HAPTİK KONTROLÜ

Özet

Bilgisayar ve video oyunlarıyla hali hazırda evlerimize girmiş olan sanal gerçeklik, mühendislik problemlerinin çözümünde mühendislere yepyeni ufuklar açmaktadır. Sanal gerçeklik bizlere üç boyutlu dünyanın kapılarını aralamakta, iki boyutlu tasvir ve çizimleri ise tarihe gömmektedir. Bunun da ötesinde, bize kendi ellerimizle oluşturduğumuz gerçek dışı bir uzayda dolaşma ve yürüme olanaklarını sunmaktadır. Sanal gerçeklik, haptik (dokunma hissi) ve haptik arayüz uygulamalarında özellikle dokunma hissi ön plana çıkmaktadır. Dokunma ve hissetmenin önemi şüphesiz tartışılmaz boyuttadır. Bir kişinin gözlerini kapattığınız zaman, etrafı ile görsel iletişimi kesilir. Bu durumda dokunma duyusu ona ciddi anlamda yol gösterir. Etrafını bu yolla tanır, keşfeder. Haptik cihazlar, simülasyon ve mekanik kısmı olmak üzere kullanıcı ile iletişimi sağlamaktadır. Kullanıcının cihaz ile verdiği mekanik sinyaller işlenerek kullanıcıya geri dönmektedir. Kullanıcı, gelen bu sinyal ile sanal nesneye gerçekten dokunduğunu geribildirim ile hissetmektedir. Haptik kontrol yöntemleri, empedans ve admitans kontrol olarak isimlendirilir. Kontrol türü sanal/uzak çevrenin davranışına göre şekillenir. Eğer sanal/uzak çevre haptik cihazın hareketlerini algılar ve kullanıcıya yansıtmak üzere bir referans kuvveti üretirse; bu kontrol türüne empedans kontrol denir. Tersine, sanal/uzak çevre cihaza uygulanan kuvveti algılar ve bir referans hareketi üretirse; bu kontrol türüne admitans tür kontrol denir. Hangi kontrol türü olursa olsun, kontrol sistemi cihazın hareketleri hakkında bilgiye ihtiyaç duyar. Seri ve paralel robot yapılarından esas ihtiyaçlarla en uyumlusu paralel robot yapısıdır. Hantal seri robot yapılarının tersine küçük ve hafif paralel yapılar, ameliyathanede robotun yer değiştirmesini kolaylaştırır, gerekli boşluğun korunmasını sağlar ve kapalı perdeyle robot örtülerek kolay sterilizasyona izin verir. Eğer doğru tasarlanırsa paralel robotların kısmen küçük çalışma hacmi önemli bir güvenlik vasfı ortaya çıkarabilir. Paralel robotlar aynı duyarlılığa sahip seri robotlarla karşılaştırıldığı zaman daha düşük fiyatlarla duyarlılığı sağlar. Paralel robotların bu duyarlılığı sağlamasının nedeni, her bir eklemdeki hataların toplanmamasıdır. Bazı duyarlılık kısımları seri robotlarla başarılamayabilir. Paralel yapılar yüksek esnemezlik ve düşük atalet nedeniyle, yüksek bant genişliğine sahip oldukları için tercih edilirler. Bundan dolayı bu cihazlar üç eksendeki büyük çaptaki kuvveti aktarmak için kullanılır. Robot destekli ameliyat tıpta yeni bir eğilimdir. Bu tür ameliyatlarda, cerrah robotların yüksek doğruluk ve ulaşılabilirlik avantajlarını kullanarak kendi işini kolaylaştırmaktadır. Yukarıdaki ifade edilen nedenlerden dolayı paralel bir robot tercih edilmiştir. Triglide parallel robot, z yönünde çok geniş bir çalışma hacmine sahip olmasından dolayı seçilmiştir. Bu çalışmada amaç, üç serbestlik dereceli triglide paralel robotu, haptik cihaz gibi kullanarak haptik güç geribildirimle kontrol etmektir. Bu amaç doğrultusunda sanal çevrede oluşturulan robot (slave) ve gerçek robot (master) arasında etkileşim sağlanarak geribildirimler yardımıyla robotların kontrolü sağlanacaktır. Master robot hareket ettiği zaman senkronize bir şekilde slave robotta hareket edecek, slave robot bir zorlanmayla ya da engelle karşılaştığı zaman tepki kuvvetini master robottada hissedilmesi sağlanacaktır. İlk olarak kullanılacak olan paralel robotun, düz kinematik ve ters kinematik çözümleri vektörel kapalı çevrim yöntemiyle elde edilecektir. Bundan sonraki aşamada paralel robotun dinamik denklemleri Lagrange yöntemiyle elde edilecektir. PID ve akıllı kontrol yöntemleri kullanılarak robot kontrol edilecektir. Daha sonra ise belirli bir kullanım amacına göre optimizasyonla robotun boyutları belirlenip, 3B modeli oluşturularak imalatı gerçekleştirilecektir. İmalat yapım aşamasından sonra gerekli donanım ve ekipmanlar alınarak, reel ve sanal ortamlar arasında haptik etkileşim sağlanacaktır. Matlab, Simulink ve Virtual Reality Toolbox kullanılarak etkileşim sağlanacaktır. Sanal ve uzak çevredeki robotun eş zamanlı çalışması için robotun konum bilgilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Master robottan alınan ölçümler işlenerek slave robota aktarılacaktır. Ayrık pozisyon ve zaman verilerinden hız tahmin etmek için literatürde birçok method geliştirilmiştir. Sabit zaman (fixed time) ve sabit pozisyon hız (fixed position velocity) tahminleri en yaygın olarak kullanılanlardandır. Bu tahminleri geliştirmek, ilerletmek için Taylor serileri, geri yayılım (backward expansion) ve eğri uydurma gibi bazı sayısal teknikler kullanılmaktadır. Pozisyon ve hızın ayrıklaştırma hatalarını azaltmak için Cet metodu eş zamanlı olarak kullanılmaktadır. Encoder verilerinden hız tahmin etmek için Kalman filtreleri çalıştırılmaktadır. Bu çalışmalar bittikten sonra haptik teknolojisi üzerine bilimselliğe SCI makale yayınları ve bildiriler gibi çok güzel katkılar sağlayacaktır. Teknolojiye katkısı ise cerrahın uzaktan hastaya müdahale imkanıyla ameliyat gerçekleştirmesini sağlamasıdır. Sosyo-ekonomik açıdan ise toplumumuza ve tüm insanlığa bu çalışmanın sağlık sektöründe kolaylıklar sağlacağı düşünülmektedir.

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

FÜBAP

Ayşegül UÇAR

2014-2015

-

Proje Başlığı

MATLAB KULLANARAK FPGA TABANLI HIZLI VE ETKİLİ NESNE ALGILAMA

Özet

Yapay sinir ağlarının küçük ve yoğunlaştırılmış hızlı bir devre olarak mevcut olması, birçok önemli uygulama için ciddi bir gerekliliktir. Bu projede, nesne tanıma uygulaması için yeniden ayarlanabilir sayısal donamım üzerinde güçlü bir uygulamasıyla gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. Tasarım yönteminde ilk olarak tahmin kararlılığı ve ağ karmaşıklığı bir arada değerlendirilerek yöntemin eğitiminin gerçekleştirilmesi hedeflenmiştir. Böylece, çok sınırlı donanım kaynakları kullanılarak hızlı ve etkili sonuçlar elde edilebilir. Bu çalışmada nesne tanıma uygulaması, Alan Programlanabilir Kapı Dizileri- FPGA?lar (Field Programmable Gate Array) kullanılarak gerçekleştirilmesi hedeflenmiştir. Önerilen yapının küçük bir prototipi ve değerlendirilmesi Virtex-6 FPGA üzerinde uygulanması hedeflenmiştir. Nesne tanıma özelliklerini elde etmek için farklı özellik çıkarım yöntemlerinin kullanılması düşünülmektedir. İlave olarak FPGA'nın 'logicore IP' özelliğini kullanarak, görüntünün ortalama değer, entropy ve enerji gibi temel istatiksel özelliklerinin elde edilmesi ve boyut azaltmak için temel bileşen analizinin (TBA) kullanılması planlanmıştır. Bu projenin özgün değeri, nesne tanıma için eğitim ve test aşamalarında hızlı ve aydınlatmaya ve pozisyona karşı gürbüz evrensel bir algoritmanın gerçek zamanlı uygulamalarda ticari olarak değerlendirilebilmesi için, tek bir donamım (prototip) olarak yapılmasıdır. Projede oluşturulacak sistemin, nesne tanıma ve izleme ve el işaretlerinin tanıma ve izleme gibi farklı uygulamalar için geliştirilerek mobil ve insansı robotlarda kullanılabilmesi düşünülmektedir.

 

Proje Tipi

Yürütücü

Başlangıç –Bitiş

Bütçe

FÜBAP

Ayşegül UÇAR

2012-2013

-

Proje Başlığı

NAO ROBOT PLATFORMU ÜZERİNDE İNSAN-ROBOT ETKİLEŞİMİ

Özet

İnsan ve robotların birlikte olduğu sistemler robotların gelecekte ferah bir toplum için önemli bir rol oynayacağı düşünülerek son yıllarda aşırı bir şekilde çalışılmıştır. Zeki robotların kullanımı, makinelere araç olarak bakmaktan ziyade iletişimde bir ortak veya arkadaş gibi görmeyi beraberinde getirmiştir. Gelecekte, robotlar günlük hayatta insanlar ile yakın etkileşimde olacaklardır. Çocuk eğitimde oyun arkadaşı olarak, evde temizlik ve yemek işlerinde yardımcı olarak, hastanelerde veya evde hastabakıcısı olarak, insan hayatının tehlikede olduğu kimyasal ortamlarda, madenlerde, çok sıcak fırınlarda işçi olarak kullanılabileceklerdir. Bu nedenle bir robot, göz hareketlerini, işaretleri, beden dilini ve konuşmayı analiz ve sentez yapabilme kabiliyetine sahip olabilirse insanlar ile sezgisel iletişim kurma kabiliyeti kazanır. İnsan-insan etkileşimde, konuşma, el işaretleri ve vücut hareketleri gibi çoklu iletişim şekilleri kullanılır. Klavye yardımıyla metin girişi, fare yardımıyla işaret veya konum bilgisi girişi gibi standart yöntemler, insan ve robot arasında doğal sezgisel bir iletişim sağlamaz. Bu nedenle insanlar ve robotlar arasında doğal ve sezgisel iletişim oluşturulması gereklidir. Üstelik insan ve robot arasındaki sezgisel işaret-tabanlı etkileşim için, robotun toplum ve kültürüne göre işaretlerin anlamını öğrenmesi gerekir. El işaretini anlamak için yetenek, robot ile insan etkileşiminin doğallığını ve etkililiğini iyileştirecektir. Böylece robotların detaylı ve sıkıcı talimatlar kümesini kullanmadan, karmaşık görevlerde kullanıcı ile iletişim kurması sağlanacaktır. Bu projede, insansı robot Nao?nun sadece başını ve boyun kısmını içeren heykeli üzerinden insan robot etkileşimin bir bölümünün incelenmesi amaçlanmıştır. Bütçe sınırlı olduğu için, sadece üst kısmının alınması önerilen Nao robotu ile özellikle imge işleme uygulamaları yapılabilmektedir. Proje üç aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada Nao robotun donanımı ve fonksiyonları incelenecektir. İkinci aşamada Nao robotun görsel verileri işleyip robota uyguladığı programlar Python ve Urbi öğrenilecektir. Üçüncü aşamada yeni bir yüz tanıma algoritması geliştirilip robota uygulanacaktır. Bu projenin özgün değeri, geliştirilen algoritmanın evrensel olmasıdır. Birçok alanda mobil ve insansı robotlarda kullanılabilmesi düşünülmektedir.

 

Türkçe