Otonom Dozer için Küreme Algoritması Geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada insan müdahalesi olmadan küreme işleminin gerçekleştirilebilmesi için yeni bir küreme algoritması geliştirilmiştir. Algoritmaya uygun biçimde küreme ve tesviye işlemlerini gerçekleştirmesi için küçük ölçekli bir otonom iş makinesinin yapması gereken hareketler hesaplanmıştır. Küreme algoritması arazi şeklinden bağımsız olarak programlanmıştır. Arazi modeline ve kazı projesine bağlı olarak dozer üzerindeki küreme bıçağının yapacağı hareketler hesaplanmıştır. Bıçak hareketleri hesaplanırken iş makinesinin motor gücü, hidrolik aksamın uygulayabileceği kuvvet ve bıçak boyutları göz önünde bulundurulmuştur. Arazi ızgara biçiminde satır ve sütunlara ayrılarak gerekli küreme işlemini kuzey güney doğrultusu boyunca yapacak biçimde dozerin hareketleri belirlenmiştir. İş makinesinin, küreme alanı koordinatları ve yüksekliğinin tanımlanması durumunda dışarıdan hiçbir müdahale ve komut almadan küreme işini gerçekleştirebilecek biçimde küreme algoritması oluşturulmuştur. Dikdörtgen bir arazi modeli oluşturulmuş ve bu arazi modeli üzerinde geliştirilen algoritma başarıyla uygulanmıştır. Geliştirilen algoritma otonom iş makinesinin ihtiyaç duyduğu yapay zekânın geliştirmesinde önemli bir adımdır.

Keywords

• Otonom kontrol
• Küreme aracı
• Makine kontrolü

Development of Grading Algorithm for Autonomous Dozer

Abstract

In this study, a new grading algorithm is developed for the execution of grading and finishing tasks without human intervention. is developed. Maneuvers of a small scale autonomous dozer which are required for shoveling and grading operations are computed. The algorithm of grading is programmed independent of the shape of the area. Movements of the dozer blade are computed by considering the elevation of the field. Restrictions on the engine power and the applicable force by the hydraulics of the dozer were also considered when computing the movements of the blade. Area is divided into grid shaped columns and rows and movement of the dozer is computed as the grading operation is performed in the direction from south to the north. The grading algorithm can perform the grading operation autonomously, if the coordinates of the area to be graded and grade elevation are defined. A rectangular area is formed and the algorithm which autonomously performs grading operations on that area is implemented. Developed algorithm avoids excavating and grading in the upward direction. Developed grading algorithm is a significant contribution for the development of artificial intelligence for autonomous construction machines.

Keywords

• Autonomous control
• Grader
• Machine control
• Artificial Intelligence

References

1. [1] Bettemir, Ö. H., ve Burak Tombaloğlu. "Kürüme İçin Küçük Ölçekli Otonom İş Makinesi Tasarımı ve Üretimi." Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi 28.3 (2013).
2. [2] Zhong, DengHua, Ping Zhang, ve KangXin Wu. "Theory and practice of construction simulation for high rockfill dam." Science in China Series E: Technological Sciences 50 (2007): 51-61.
3. [3] Lu, Ming, vd. "Positioning and tracking construction vehicles in highly dense urban areas and building construction sites." Automation in construction 16.5 (2007): 647-656.
4. [4] Vahdatikhaki, Faridaddin, Amin Hammad, ve Hassaan Siddiqui. "Optimization-based excavator pose estimation using real-time location systems." Automation in Construction 56 (2015): 76-92.
5. [5] Hammad, Amin, Faridaddin Vahdatikhaki, ve Cheng Zhang. "A novel integrated approach to project-level automated machine control/guidance systems in construction projects." Journal of Information Technology in Construction (ITcon) 18.9 (2013): 162-181
6. [6] Jurasz, Jaroslaw, ve K. Kley. "A Cost-Effective Positioning Solution For Asphalt Rollers Based On Low-Cost DGPS Receivers." NIST SPECIAL PUBLICATION SP (2003): 403-408.
7. [7] Hung, Wei-Han, ve Shih-Chung Jessy Kang. "Automatic clustering method for real-time construction simulation." Advanced Engineering Informatics 28.2 (2014): 138-152.
8. [8] Oloufa, Amr A., Masaaki Ikeda, ve Hiroshi Oda. "Situational awareness of construction equipment using GPS, wireless and web technologies." Automation in Construction 12.6 (2003): 737-748.

9. [9] Oloufa, A., Masaaki Ikeda, ve Hiroshi Oda. "GPS-based wireless collision detection of construction equipment." NIST Special Publication sp (2003): 461-466.
10. [10] Hammad, Amin, vd. "Towards the smart construction site: improving productivity and safety of construction projects using multi-agent systems, real-time simulation and automated machine control." Simulation Conference (WSC), Proceedings of the 2012 Winter. IEEE, 2012.
11. [11] ElNimr, Amr, Muaz Fagiar, ve Yasser Mohamed. "Two-way integration of 3D visualization and discrete event simulation for modeling mobile crane movement under dynamically changing site layout." Automation in Construction 68 (2016): 235-248.
12. [12] Vahdatikhaki, Faridaddin, ve Amin Hammad. "Risk-based look-ahead workspace generation for earthwork equipment using near real-time simulation." Automation in Construction 58 (2015): 207-220.
13. [13] Blackmore, B. S., ve Hans-Werner Griepentrog. "Autonomous vehicles and robots." CIGR Handbook of Agricultural Engineering. American Society of Agricultural and Biological Engineers, 2006.
14. [14] Çanakcı, Murad, ve Erdem Yıldız. "Sera Üretim Mekanizasyonunda Robotik Uygulamalar: Literatür Çalışması."
15. [15] Auernhammer, H., ve H. Speckmann. "7 Communication Issues and Internet Use." (2006): 435.
16. [16] Kyriakopoulos, K. J., ve S. G. Loizou. "2.4 Robotics: Fundamentals and Prospects." (2006): 93.
17. [17] Karan, Oğuz, H. Arsev Eraslan, ve Sefer Kurnaz. "Topografik Bilgiler ve Uydu Görüntü Verilerini Kullanarak 3 Boyutlu Alan Tanıma Sistemi." Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi: 31-40.
18. [18] Güney, Caner, ve Serdar Bora Sayın. "Jeodezik Ölçme Ve Mekansal Karar Destek İçin Robotik Bir Yaklaşım."
19. [19] Eski, İ., vd. "Otonom Sualtı Taşıtların Yörünge Kontrolü için Yapay Sinir Ağı Kontrol Sistemi Tasarımı."
20. [20] Kılıç, Ali, ve Sadettin Kapucu. "Modüler Yeniden Yapilandirilabilir Robot Modülü Omnimo’nun Tasarimi ve Üretimi." Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi 31.3 (2016).
21. [21] Dadhich, Siddharth, Ulf Bodin, and Ulf Andersson. "Key challenges in automation of earth-moving machines." Automation in Construction 68 (2016): 212-222.
22. [22] Alshaer, B. J., T. T. Darabseh, and M. A. Alhanouti. "Path planning, modeling and simulation of an autonomous articulated heavy construction machine performing a loading cycle." Applied Mathematical Modelling 37.7 (2013): 5315-5325.