Bu çalışmada, insansız kara araçları (UGV) için MATLAB, Simulink ve ROS kullanılarak uçtan uca bir otonom navigasyon iş akışı ele alınmaktadır. Navigasyon problemi yalnızca hedefe hız komutu göndermek olarak değil; çevrenin algılanması, harita üzerinde temsil edilmesi, robot konumunun tahmin edilmesi, güvenli global yolun planlanması, yolun takip edilmesi ve anlık engellere kapalı çevrimde tepki verilmesi şeklinde katmanlı bir sistem olarak değerlendirilmiştir. Bu kapsamda occupancy map oluşturma, LiDAR ve odometry verilerinin ROS topic’leri üzerinden alınması, rosbag kayıtlarının MATLAB ve Simulink ortamında analiz edilmesi, LiDAR tabanlı SLAM, PRM ile global yol planlama, Modified Pure Pursuit ile waypoint tabanlı yol takibi ve VFH ile yerel engel kaçınma adımları incelenmiştir. Ayrıca Stateflow kullanılarak yeniden planlama mantığının nasıl modellenebileceği ve Simulink modellerinden ROS düğümü üretimiyle algoritmaların hedef sisteme nasıl taşınabileceği açıklanmıştır. Çalışma, UGV navigasyon sistemlerinde global planlama, yerel engel kaçınma ve ROS haberleşmesinin ayrık fakat birbirini tamamlayan katmanlar olarak tasarlanmasının önemini ortaya koymaktadır.
Bu makalede ele alınan temel başlıklar ve navigasyon katmanları:
- Algılama & Haritalama (SLAM): LiDAR ve odometri verilerinin ROS (
/scan, /odom) üzerinden toplanması, rosbag analizi ve 2B/3B doluluk haritalarının (Occupancy Grid) oluşturulması. - Küresel Planlama (PRM): Olasılıksal Yol Haritası (PRM) algoritması ile başlangıçtan hedefe engelsiz waypoint dizilerinin üretilmesi.
- Yol Takibi (Pure Pursuit): Üretilen yörünge ve waypoint’lerin aracın anlık pozuna göre doğrusal ve açısal hız komutlarına dönüştürülmesi.
- Yerel Engel Kaçınma (VFH): Dinamik veya haritada yer almayan anlık engellerin VFH (Vector Field Histogram) katmanı ile taranarak reaktif güvenlik adımlarının atılması.
- Görev & Yeniden Planlama Mantığı (Stateflow): Çok aşamalı görev yapılarında veya rota engellendiğinde Stateflow ile otomatik re-planning mekanizmasının çalıştırılması.
- ROS 2 & Kod Üretimi: Tasarlanan Simulink modellerinin C/C++ koduna dönüştürülerek bağımsız ROS/ROS 2 düğümleri (nodes) halinde hedef donanıma dağıtılması.
