Designing a sensor fusion algorithm for position and orientation estimation using an IMU and a position sensor, and its implementation

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: EKREM YAVUZ

Danışman: Yavuz Şenol

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmanın başlangıç noktası, tekstil endüstrisinde karşılaşılan bir probleme çözüm aramaktır. Potasyum permanganat, bir inorganik kimyasal bileşen ve oksidasyon ajanı olarak, özellikle tekstil endüstrisinde denim renk açma işlemi için kullanılmaktadır. PP mikropartiküllerinin denim üzerine püskürtülmesi, işçiler için uzun vadede sağlık riskleri oluşturur, çünkü bu partikülleri solumak akciğer hastalıklarına yol açabilir. Bu duruma bir çare olarak, püskürtme işleminde insanlar yerine robotların kullanılabileceği fikri ortaya çıkmıştır. Bu bizi, bir uzman operatör tarafından püskürtme işlemi sırasında püskürtme tabancasının pozisyonunu ve yönelimini, yani pozunu, kaydetme konseptine yönlendirdi. Daha sonra, bu hareketler, insan sağlığını tehlikeye atmadan robotlar tarafından kusursuz bir şekilde taklit edilebilecek ve püskürtme işlemi yapılabilecektir. Bir nesnenin uzaydaki pozunu yüksek bir hassasiyetle belirlemek için sensör sistemleri kurmak ve sensörlerden elde edilen verileri yorumlayabilen algoritmaları kullanmak gereklidir. Bu nedenle, bu tezin temel odak noktası, altı boyutlu poz tahmini için tasarlanmış bir sensör füzyon algoritması geliştirilmesi ve sensör sistemi kurulmasıdır. Ardından, kaydedilen poz verileri kullanılarak bir robot kolu kontrol etme sürecini içermektedir. Bir nesnenin pozunu belirleme için birçok yöntem ve sensör tipi bulunmaktadır. Önerilen yaklaşım, poz tahminlerinin doğruluğunu artırmak amacıyla bir İnersiyal Ölçme Ünitesi (IMU) ve tel kodlayıcı tabanlı pozisyon sensörlerinden elde edilen verilerin birlikte kullanılmasını içerir. Geliştirilen algoritma, Kalman filtreleri ve Complementary filtreler gibi filtre türlerinin özelliklerinden faydalanarak, eksikliklerini ele almaya ve Euler açı hesaplamalarının doğruluğunu artırmaya çalışır. Ayrıca çalışmada, bir çok farklı sensör füzyon filtre türünün aynı veri ile test edildiğinde ortaya çıkardıkları sonuçlar da karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, bu tezde, IMU ve tel kodlayıcıların birlikte kullanılması ve sensör füzyon algoritmaları sayesinde uzaydaki bir nesnenin pozunun kesin bir şekilde belirlenebileceği teorik olarak kanıtlanmış ve oluşturulan test düzeneğinde uygulamalı olarak gösterilmiştir.