Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11527/2920
Title: Otonom Otomobil İçin Araç Mekatroniği Uygulaması
Other Titles: Vehicle Mechatronics Application For Autonomous Automobiles
Authors: Üstün, Özgür
Koç, Zeynel
417564
Mekatronik Mühendisliği
Mechatronics Engineering
Keywords: otonom
kontrol
araçlar
direksiyon
CAN
autonomous
control
vehicles
steer
CAN
Issue Date: 22-Nov-2011
Publisher: Fen Bilimleri Enstitüsü
Institute of Science and Technology
Abstract: Her geçen gün gelişen teknoloji sayesinde insanoğlu kendi iş yükünü giderek makinelere aktarmaktadır. Öncelikle birçok alanda kullanılan makine otomatik hale getirilmiş ve insanlar tarafından daha kolay kontrol edilebilir duruma gelmiştir. Teknolojinin ilerleyişinin durmayışı sonraları yarı otonom sistemleri ortaya çıkarmış, yakın gelecekte ise tam otonom sistemleri, yani kendi kendine karar veren makine ve cihazları görmemizi sağlayacaktır. Tüm bu gelişmelerden taşımacılık sektörü de payını alacaktır. Zaten şu an hava taşımacılığında var olan otomatik pilot sistemi bu teknolojinin bir ürünü sayılabilir. Son zamanlarda piyasalara sürülen otomatik park edebilen ya da tehlike anında sürücü yerine frene daha erken basan (şehir içi düşük hızlarda) otomobiller, içinde yarı otonom diyebileceğimiz sistemler barındırmaktadır. Gelecekte bu gibi sistemlerin birçok araçta tam otonom olarak görülmesi kaçınılmazdır. Otonom otomobiller bu teknolojilerin en çabuk ve en yaygın şekilde işleyeceği taşıtlardır. Otonom otomobiller, insan müdahalesi olmaksızın belirlenen bir noktadan başka bir noktaya erişebilen araçlardır. Normallerinden farklı olarak bu araçlar geliştirilmiş bir takım donanım ve yazılımlara sahiptirler. Bu donanımlar ve onlara özel tasarlanmış yazılımlar sayesinde aracın hareket etmesini sağlayacak fonksiyonlara ( direksiyon, gaz pedalı, fren pedalı, vites vb. gibi) etki edilir. Aracın hangi hızda ve hangi yöne hareket edeceği ise ileri düzeyde algoritmalara sahip merkezi bir birim tarafından belirlenir. Bu merkezi birim sensörlerden gelen verilere ve sürücü tarafından önceden belirlenmiş hedef noktaya göre gerekli hızı ve yönü belirler. Araç sürüş güvenliğini yükseltmenin metotlarından biri araç üzerindeki sensör çeşidini ve sayısını arttırmaktır. Bu ek maliyetin yanı sıra, gelen veri miktarını arttırır ve karmaşıklaşır ( özellikle algılayıcı olarak kamera vb. gibi cihazlar varsa). Merkezi birim karar vermenin yanı sıra sensörlerden gelen verileri de işlemek zorundadır. Fakat bu kadar yükün altına girmek onu ve beraberinde sistemi yavaşlatır, zora sokar. Bu gibi durumlarda genellikle iki ayrı merkezi birim kullanılır. Bunlardan biri gelen verileri işlemeye ve bir noktada toplamaya yarar. Diğeri ise işlenmiş verilere göre uygun durumları hesaplar, karar verir ve bu karara göre ilgili aktüatörlere komutlar gönderilir. Otonom otomobiller bu kompleks yapılarına ve denenmemiş bir teknoloji olmasına rağmen, beraberinde birçok avantaj getirmektedir. İnsana özgü özelliklere sahip olmaması ( uyku, yorgunluk, sinir vb. ), insandan çok daha hızlı tepki verebilmesi ve koşullara göre tüm olasılıkları hesaplayıp en doğru kararı seçmesi otonom otomobillerin en önemli özellikleridir. Bu özelikler sayesinde insan kaynaklı trafik kazaları yok olacaktır. Ayrıca takip mesafesi yüksek hızlarda bile birkaç metreye inecek, bu sayede yakıt tasarrufu ve yol kapasitesi arttırılacaktır. Araç kullanamayacak durumda olan insanlar ( yaşlı, alkollü vb. gibi) için bile güvenli bir sürüş imkânı sağlayacaktır. Bu çalışmanın konusu otonom otomobil için araç mekatroniği uygulamasıdır. Çalışmada öncelikli olarak otonom araçların yapısı ve gelişimleri incelenmiştir. Daha sonra üniversitenin otonom otomobil projesinde yer alan araç için sistem tasarlanmıştır. Diğer bölümde tasarıma bağlı olarak projede kullanılan cihazların mekatronik montajları ve elektrik bağlantıları yapılmıştır. Ardından araç üzerindeki haberleşme ağına ( CAN ) ait protokol incelenmiştir. Bu ağ üzerindeki verilere erişim için gerekli elektriksel bağlantılar yapılmıştır. Devamında haberleşme protokolüne uygun yazılım geliştirilmiş ve yapılan deneylerle birçok veri elde edilmiştir. Bir sonraki bölümde otomobiller üzerindeki direksiyon sistemleri incelenmiş, projedeki otomobile ait direksiyon sisteminin matematik model çıkartılmıştır. Bu modele bağlı olarak simülasyonlar yapılmıştır. Sonuç olarak araç üzerindeki gerçek sistemle yapılan deneylerin sonuçları, simülasyon sonuçları ile karşılaştırılmıştır.
Thanks to technology which developing each passing day, mankind transfers his power to machines. First of all machines that used in various field are made automatic and there are became much more manageable by people. Continuity of developing technology bring out semi-autonomous systems, Also it will provide us to see autonomous namely machines and devices decide by itself. Transporting sector also receive its share from all these developments. Already automatic pilot system that take part in air transport can be considered as a product oh technology. Cars that park automatic or put on brake more quickly than human in case of danger(lower speed in the city), have semi-autonomous systems. In the future observe of these systems as autonomous is unavoidable. Autonomous cars are the vehicles which these technologies handle the fast and widespread in. Autonomous cars are the vehicles that drives one point to another point without of human interference. These vehicles has developed hardware and software as distinct from normal vehicles. Thanks to these hardware and software design some functions(steering wheel, gas pedal, break pedal, gear… etc.) are controlled. Speed and direction of vehicle is determined by a central unit which has advanced algorithm. This central unit determines speed and direction according to incoming data form sensors and destination point that assign before by driver. One of the method of upgrading the safety of vehicles driving is to increase the number and type of the sensors on the car. This brings an additional cost, increases the amount of received data and makes the system more complicated (especially if the system has such as camera or etc. on it as sensor). Central processing unit as well as making decision must process incoming data. But this load slows down the central unit and whole system. In such cases, two separate central unit is usually used. One of them benefit from the data collection process and to collect them at the same point.The other one calculates appropriate situations according to the proceed data, decides send commands to actuators with the help of this decision. Autonomous vehicles, although these complex structures and untried technology, brings with it many advantages. Lack of human-specific features (sleep, fatigue, nervous, etc..), much faster response than human and calculation all the possibilities to choose the right decision according to the conditions are the most important features of autonomous automobiles. With the help of this features human-induced traffic accidents will be eliminated In addition, follow-up distance will go down to a few meters even at high speeds, thereby saving fuel and road capacity will be increased. Even people who are not able to use the car (old, alcoholic, etc.) will provide the opportunity for safer driving. Subject of this study is vehicle mechatronics applicaton for autonomous automobiles. The structure and development of autonomous vehicles in the study were examined as a priority. Later,a system is designed for the car which takes part in the university s autonomous car project. In the other chapter the devices used in the project, depending on the design, mechatronic montages and electrical connections were made. Then, communication network protocols on the car (CAN) are exemined. Electrical connections are made to access the data on this network.Then, appropriate communication protocol software developed and many data were obtained from the experiments. In the next chapter steering systems which are on the automobiles are examined, a mathematical model of the project automobile’s steering system is obtained. Depend on this model simulations are done. As the last, the real system experiment results are compared with the simulation results.
Description: Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011
Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011
URI: http://hdl.handle.net/11527/2920
Appears in Collections:Mekatronik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
12126.pdf3.26 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.