Diferansiyel Sürüşlü Otonom Mobil Robotların Avare Teker Kaynaklı Sapmaların İncelenmesi

Year 2024, Volume: 27 Issue: 3, 947 - 955, 25.07.2024

Ali Kibar , Alaattin Eray Gürkal , Eylül Özer , A. Burak İnner

https://doi.org/10.2339/politeknik.1104014

Abstract

Bu çalışmada, Otonom Mobil Robotların (OMR) dönüşleri esnasında hareket doğrultusunda meydana gelen sapmalara avare tekerlerin etkisi incelenmiştir. Avare tekerlerin sürüş etkilerinin incelenmesi için CoppeliaSim programında bir OMR’nin analizi yapılmıştır. CAD programında tasarımı yapılan avare tekerleklerin Unified Robot Description Format (URDF) dosyası CoppeliaSim programına aktarılmıştır. OMR’nin ağırlığının dönüşlere etkisini incelemek için toplamda 75 ve 150 kg olmak üzere iki farklı ağırlıkta OMR kullanılmıştır. Analizlerde tekli, çiftli ve çift eksenli olmak üzere 3 farklı avare teker çeşidi kullanılmıştır. Avare tekerler arasında kıyaslama yapabilmek için diğer parametreler olan avare tekerin çapı, dönme ekseni ve toplam yüksekliği her bir durum için sabit tutulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre, tekli avare tekerler dönüşlerde en fazla sapmaya neden olmaktadır. Çiftli avare tekerlerdeki sapmalar, tekli avare tekere göre daha düşük değerlerdedir. Bunula beraber, en düşük sapma miktarı çift eksenli avare tekerlerde olmaktadır. Ayrıca, çift avare teker ve çift eksenli avare teker bulunan OMR’lerde meydana gelen sapmalar tekli avare tekere oranla OMR’nin ağırlığından çok fazla etkilenmemektedir.

Keywords

Otonom mobil robot, diferansiyel sürüş, avare teker, robot simülasyonu

Investigation of Deviation of a Differential Drive Autonomous Mobile Robot Induced with Caster Wheels

Abstract

In this study, the effect of caster wheels on the deviations in the direction of movement of Autonomous Mobile Robots (AMR) is investigated. An AMR designed to examine the driving effects of caster wheels was analyzed in CoppeliaSim. The Unified Robot Description Format (URDF) file of the caster wheels, designed in the CAD program, was transferred to the CoppeliaSim program. Two different AMRs, which were 75 and 150 kg in total weight, were used to examine the effect of the weight of the AMR. Three types of caster wheels, which were single, double, and dual axial, were used in the analysis. The diameter, axis of rotation, and the total height of the caster wheel parameters were kept constant to compare wheels for each case. The results suggest that single caster wheels cause the most deviation in turns of AMR. The deviation in the double caster wheel is lower than on the single wheel. Furthermore, the lowest amount of deviation is in the dual axial caster wheels. Additionally, the deviations occurring in the AMRs with double caster and dual swivel caster are not affected by the weight of the AMR.

Keywords

Autonomous mobile robot, differential drive, caster wheels, robot simulation

References

• [1] Taner, Z. T. and Biçer, Z. Ö. P., “Endüstri 4.0’ın proje yönetim etmenlerine etkisi”, Politeknik Dergisi, 24(4): 1461-1472, (2021).
• [2] Yu Y., Wang X., Zhong R.Y. and Huang G.Q., “E-commerce Logistics in Supply Chain Management: Practice Perspective”, Procedia Cirp, 52: 179–185, (2016).
• [3] Kumaş, E. and Serpil, E. R. O. L., “Endüstri 4.0’da anahtar teknoloji olarak dijital ikizler”, Politeknik Dergisi, 24(2): 691-701, (2021).
• [4] Wu X., Lou P., Cai Q., Zhou C. and Jin C., “Design and control of material transport system for automated guided vehicle”, Proceedings of the 2012 UKACC International Conference on Control, 765– 770, (2012).
• [5] Gonzalez A.G.C., Alves M.V., Carvalho L.K. and Basilio J.C., “A Supervisory Control-Based Navigation Architecture for Multiple Autonomous Robots in Industry 4.0 Environments”, Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente, 1: 2564–2571, (2019).
• [6] Gürkal A., İnner A.B., Özer E. and Kibar A., “Yük Kapasitesi Şase Yapısından Bağımsız Bir Otonom Mobil Robot Tasarımı ve Dayanım Analizi”, Mühendis ve Makine, 62(704): 607-619, (2021).
• [7] Loizou S.G. and Kyriakopoulos K.J., “Navigation of multiple kinematically constrained robots”, IEEE Transactions on Robotics, 24(1): 221–231, (2008).
• [8] Holmberg R. and Khatib O., “Development and Control of a Holonomic Mobile Robot for Mobile Manipulation Tasks”, The International Journal of Robotics Research, 19(11): 1066-1074, (2000).
• [9] Wang C., Savkin A.V. and Garratt M., “A strategy for safe 3D navigation of non-holonomic robots among moving obstacles”, Robotica, 36(2): 275–297, (2018).
• [10] Lee S.Y. and Yang H.W., “Navigation of automated guided vehicles using magnet spot guidance method”, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 28(3): 425–436, (2012).
• [11] Dixon, J. C., “Tires, suspension and handling”, SAE international, (1996).
• [12] https://www.casterconcepts.com/solutions/ergonomic-casters/when-to-use-dual-wheel-casters.
• [13] Konara K.M.T.M.B., Munasinghe M.A.A., Dodampegama S.K. and Amarasinghe Y.W.R., “Design and analysis of an autonomously guided vehicle to minimize the impact of COVID-19”, Innovation to Impact (FITI) IEEE, 1: 1-6, (2020).
• [14] Chung W., Moon C.B., Jung C. and Jin J., “Design of the Dual Offset Active Caster Wheel for Holonomic Omni-directional Mobile Robots”, International Journal of Advanced Robotic Systems, 7(4): 26, (2010).
• [15] Köseoğlu M., Çelik O.M. and Pektaş Ö., “Design of an Autonomous Mobile Robot Based on ROS”, International Artificial Intelligence and Data Processing Symposium (IDAP). IEEE, Malatya, Turkiye, 1-5, (2017).
• [16] Koca, Y. B., Gölçe, B. and Aslan, Y. Y., “ROS/Gazebo Ortamında Tank Sürüş Özellikli Mobil Bir Robotun Simülasyonu”, Journal of Materials and Mechatronics: A, 1(1): 29-41, (2020).
• [17] Arrizabalaga, J., van Duijkeren, N., Ryll, M. and Lange, R., “A caster-wheel-aware MPC-based motion planner for mobile robotics”, 20th International Conference on Advanced Robotics (ICAR), IEEE, Beijing, 613-618, (2021).
• [18] Gürgöze, G. and Türkoğlu, İ., “Mobil Robotlarda Kullanılan DC Motorların Parametrelerinin Belirlenmesi İçin Deney Düzeneği Geliştirilmesi”. Politeknik Dergisi, 25: 1151-121, (2022).
• [19] Bogaerts, B., Sels, S., Vanlanduit, S. and Penne, R., “Connecting the CoppeliaSim robotics simulator to virtual reality”, SoftwareX, 11: 100426, (2020).
• [20] Malu S. K. and Majumdar J., “Localization and Control of Differential Drive Mobile Robot”, Global Journal of Research in Engineering, 14(1): 1-7, (2014).
• [21] https://www.casterconcepts.com/whats-dual-swivel-section-caster.
• [22] https://www.elesa-ganter.com.tr/static/technicaldata/files/ Castors_and_Wheels_TD_TR.pdf.
• [23] Solmaz H. and Kocakulak T., “Buji ile Ateşlemeli Motor Kullanılan Seri Hibrit Elektrikli Bir Aracın Modellenmesi”, Proceedings on International Conference on Technology and Science, Antalya- Türkiye, 353-360, (2018).
• [24] Meriam J. L., Kraige L. G. and Bolton J. N., “Kinetics of Particles, Engineering mechanics: dynamics”, John Wiley & Sons, New Jersey, 56-68, (2020).