MOBİL ROBOTLARDA PROGRAMLANABİLİR KAPI DİZİLERİ ALANI KULLANILARAK GERÇEK ZAMANLI MODELLEME

Abstract

Programlanabilir Kapı Dizileri Alanı (Filed Programable Gate Array, FPGA) yapılandırılabilir mantık blokları ile birlikte bu bloklar arasındaki değiştirilebilir ara bağlantılardan oluşan sayısal tümleşik devrelerdir. FPGA'lar hızlı işlem gerektiren gerçek zamanlı uygulamalarda ve paralel işlem gerektiren özel işlemler için kullanılır. Tipik bir FPGA altmış dörtten yüzbinlere kadar lojik blok ve flip-flop içerir. Kullanıcının tasarladığı devreye göre, FPGA üreticisi tarafından sağlanan bir yazılım sayesinde lojik bloklar ve aralarındaki bağlantılar programlanır.Bu çalışmada, FPGA geliştirme kartı kullanılarak bir omni-directional robot modeli gerçekleştirilmektedir. Robot üç tane omni-directional tekerleğe sahiptir ve bu tekerlekler üzerinde serbestçe hareket eden ufak tekerlekler bulunmaktadır. Bu sayede robot her yöne hareket etme yeteneğine sahip olmaktadır.Bu tez çalışmasında, ilk olarak omni-directional robotun ters kinematik ve dinamik modelleri Matlab'da oluşturulmuştur. Sonra farklı yörüngeler için robot simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Daha sonra robot modelinin FPGA uygulaması gerçek zamanlı uygulamalar için kullanılan Altera'nın geliştirme kartı ve araçları ile gerçekleştirilmiştir. Son olarak, omni-directional robot modelinin gerçek zamanlı FPGA uygulamasını doğrulamak için sonuçlar karşılaştırılmıştır.Anahtar Kelimeler : Gerçek zamanlı modelleme, Omni-directional robot, FPGA

Field Programmable Gate Array (FPGA)s are integrated circuits that are consist of can be configured logic blocks and changable intermediate connections among those blocks. FPGA?s are used in real time applications that need fast processing and for special processings that need parallel operation. A typical FPGA contains flip-flops and logic blocks from sixty four to hundreds of thousands. Depending on the circuit that designed by user, logic blocks and intermediate connections are programmed by a software provided from FPGA producer.In this study, an omni-directional robot model implemented by using a FPGA development board. The robot has three omni-directional wheels on which free-turning rollers are placed. Therefore the robot has the ability to move any direction.In this thesis, first, inverse kinematic and dynamic model of the omni-directional robot are developed in Matlab. Next, the simulation of the robot is realized for different trajectories. Then, the FPGA implementation of the robot model is performed using Altera chips and tools for real time applications. Finally, the results are compared to verify the real time implementation of the omni-directional robot model.Key Words : Real time modelling, Omni-directional robot, FPGA