Navigation of autonomous vehicle in indoor environment

Abstract

This study investigates transforming a remote controlled vehicle into an au»tonomous vehicle which explores the environment and is able to find its own location in this unknown static indoor environment. It also constructs the map of this environment simultaneously. The study consists of mainly three parts which are (i) the hardware of autonomous vehicle; (ii) while exploring the envi»ronment furnished with landmarks to detect the landmarks, and to control the vehicle so that it can move towards these landmarks and/or it can avoid them; (iii) once having the ability of moving in the environment safely, locating it- self and constructing the map of environment. The hardware of the vehicle has mostly designed and installed by Robotics and Autonomous Vehicles Laboratory (RAVLAB) members as it is a part of one of the RAVLAB's projects . Moving safely in an unknown environment is a requirement for the car to locate itself and to extract the map of the environment, which are known as localization and map- ping problems respectively. While traveling, at every time step, the car estimates its new position by computing the displacement using its instantaneous speed value. The positions of landmarks in its visible area are also estimated. However, real positions of both the car and the landmarks are usually different then the estimated ones because of several factors including sensor noises, car's voltage regulations ete. We have performed a series of experiments in laboratory . The first set of experiments focused on making the vehicle to navigate towards the elosest object. Second set of experiments focused on making the vehicle to stop in the presence of an object in front of the car. Finally, simultaneous localiza»tion and mapping the environment of the car has been tested. The experiments have revealed encouraging results in the sense that the vehicle can traverse the running environment safely. Although, localization and mapping results of the vehicle were not free of error, we were able to get the expected results at the end.

Bu çalışma, uzaktan kumandalı bir aracın, çevresini araştıran ve bu bilinmeyen kapalı çevrede kendi yerini tayin edebilen otonom bir araca dönüşümünü in-celemektedir. Çalışma aynı zamanda bu çevrenin haritasını oluşturmaktadır. Çalışma, üç temel bölümden oluşmaktadır: (i) otonom aracın donanımı, (ii) işaretleri bulmak için işaretlerle donatılmış ortamı araştırırken, ve bu işaretlere doğru hareket etmesi ve/veya onlara çarpmaması için aracı kontrol etme, (iii) ortamda güvenli şekilde hareket kabiliyetini edindikten sonra, ortamdaki yerini tayin etmesi ve haritasını çıkarması. Otonom aracın tasarımı ve kurulumu Robot- bilim ve Otonom Araçlar Laboratuarında (RAVLAB) ve RAVLAB çalışanları tarafından yapılmıştır. Bilinmeyen bir ortamda güvenli bir şekilde haraket et»mek, sırasıyla yer bulma ve harita çıkarma problemleri olarak bilinen arabanın kendi yerini bulma ve ortamın haritasını çıkarma işlemidir. Otonom araç seyir halindeyken, bir sonraki pozisyonunu tahmin etmek için, anlık hızı ile geçen za-manın hesaplanması sonucunda aracın yeni yeri tahmin edilir. Ay m zamanda kameradan görülen işaretlerinde yeri tahmin edilir. Ama genellikle aracın gerçek pozisyonuyla, aracın tahmin pozisyonları farklı çıkar. Farklı çıkmasının birçok ne-deni vardır örneğin ortamdaki gürültü, sensor gürültüsü, aracın gerilim regülasyonu, v.b.. Laboratuvarda birçok deney gerçekleştirdik. Birinci deney grubu, aracın en yakın objeye ilerlemesi üzerinde yoğunlaştı. Sonraki deney grubu, önünde bir obje bulunması durumunda aracın durmasına odaklandı. Son olarak, araç ortamının eş zamanb olarak yer tayin edilip haritasımn çıkarılması test edildi. Deneyler, aracın çalıştığımız ortam içinde güvenli bir şekilde her yöne haraket etmesi açısından cesaretlendirici sonuçlar verdi. Otonom aracın yer bulma ve harita çıkarma sonuçlarının hatasız olmamasına rağmen, sonunda beklediğimiz sonuçları elde edebildik.