TÜBİTAK 2209/A Otonom Robot

Problem ve proje yürütücülüğü

TÜBİTAK 2209/A Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı kapsamındaki bu çalışma, bir mobil robotun çizgiyi takip ederken QR kod ile dinamik atanan görevleri yorumlamasını, nesne ve şekilleri algılamasını ve altı eksenli robot koluyla ilgili kavrama görevini tamamlamasını sağlayan bir araştırma projesidir.

Proje yürütücüsü olarak yazılım mimarisi, elektronik entegrasyon ve mekanik alt sistemler arasındaki koordinasyonu üstlendim. Bilgisayarlı görü, durum makinesi (state-machine) tabanlı karar verme ve çift denetleyicili gömülü kontrolü tek bir uçtan uca görev zincirinde birleştirdim.

Sistem mimarisi

Raspberry Pi 5 üst seviye görev akışını ve bilgisayarlı görü işlemlerini yürütürken, Arduino UNO gerçek zamanlı hareket ve donanım kontrolünü üstlendi. İki kontrol katmanı UART üzerinden haberleşti.

Python uygulaması OpenCV ile görüntü işleme, Pyzbar ile QR okuma, Pyserial ile seri iletişim ve Flask ile yerel gözlem yüzeyi sağladı. Donanım kontrolü Arduino C++ ile geliştirildi.

Durum makinesi ve görev akışı

Davranış, görevleri açık geçişlere bölen bir durum makinesi etrafında modellendi. Bu yapı; çizgi izleme, QR görevi alma, algılama, kol hareketi ve toparlanma adımlarının hangi koşulda başlayıp bittiğini görünür hale getirdi.

Algılama ve hareket bileşenleri

• Çizgi izleme ile rota üzerinde ilerleme
• Pyzbar tabanlı QR görev okuma
• OpenCV ile nesne ve şekil algılama
• Altı eksenli robot koluyla fiziksel görev yürütme
• Raspberry Pi 5 ile Arduino UNO arasında UART mesajlaşması
• Beklenmeyen durumlarda kontrollü duruş ve yeniden deneme akışları

Test yaklaşımı ve doğrulanmış metrikler

Prototip 50 test turunda değerlendirildi. Tam görev zinciri başarı oranı %64; ayrı alt görevlerin başarı oranları ise %76–88 aralığında ölçüldü.

Bu değerler kontrollü bir araştırma prototipinin sonuçlarıdır; üretim ortamı güvenilirliği iddiası değildir. Alt görevlerdeki daha yüksek oranlar, geliştirme odağını zincirler arası geçişler ve hata toparlama davranışlarına yöneltti.

Araştırma çıktısı ve akademik yayın

Proje, bilgisayarlı görü ile gömülü kontrolün yalnızca bileşen düzeyinde değil, uçtan uca görev akışı içinde nasıl doğrulanabileceğine dair uygulanabilir bir sistem ortaya koydu.

Bu teknik çıktılardan türetilen “Görüntü İşleme Tabanlı Şerit Takibi, Karekod Okuma ve Ön Tanımlı Servo Dizilimi ile Kavrama Yeteneğine Sahip Otonom Robot Geliştirilmesi” başlıklı akademik makale, Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Dergisi’ne sunulmuştur. Çalışma; düşük maliyetli otonom mobil robotlar, computer vision, dual-controller mimariler ve görev tabanlı robotik otomasyon odaklıdır.