T E L KO M NIK A , V ol . 17 ,  No. 4,  A ug us t   20 1 9,  p p.2 0 58 ~ 2 0 69   IS S N: 1 69 3 - 6 93 0 ,  accr ed ited   F irst  Gr ad e b y K em en r istekdikti,  Decr ee  No: 2 1/E/ K P T /20 18   DOI:   10.12928/TE LK OM N IK A .v 1 7 i 4 . 11822   â—¼    20 58       Rec ei v ed   Nov e mb er  20 ,  20 1 8 ; R ev i s ed   F eb r ua r y  2 1 , 2 01 9 ;  A c c ep te d  Ma r c h 1 2 , 2 01 9   Multi - f u nct i on  i nt elli gen t rob ot i c in    met als  de tect i o n ap plicati on s       Nabeel  S a lih  A li * 1 , H ak im  A d il  Kadh im 2 ,  Dh e ya a M o h amm ed  A b d u ls ahib 3   1 I n fo r m a ti o n   T e c h n o l o g y   R e s e a rc h   a n d   D e v e l o p m e n t  C e n te r ,  Un i v e rs i ty  o f  Ku fa ,  Ira q   2 ,3 ECE  Dep a rt m e n t,  F a c u l ty  o f  En g i n e e ri n g ,  Un i v e rs i ty  o f  Ku f a ,   Ira q   *C o rre s p o n d i n g  a u th o r,   e - m a i l :  Nab e e l @ u o k u fa . e d u . i q       Ab strac t     Rec e n t  te c h n o l o g i e s   fo r  r o b o ti c s   h a v e   b e e n   o f fe re d   a n   e ff e c ti v e   a n d   e ff i c i e n t  s o l u t i o n   t o   s a fe g u a rd   wor k e rs   fro m   r i s k s   i n   th e i r  w o rk   e n v i ro n m e n ts .   Th e s e   ri s k s   i n v o l v e   ra d i o a c t i v e ,   t o x i c ,  e x p l o s i v e   a n d   m i n e s .   In   th i s   p a p e r,  d e s i g n   a n d   i m p l e m e n t   c o m p u te r  ro b o t  b a s e d   o n   m e ta l   d e te c ti o n   a s   we l l   a s   a v o i d i n g   o b s ta c l e s   a u to m a t i c a l l y .   Th e   p ro p o s e d   w i re l e s s   c o n tro l l e d   r o b o t i c   v e h i c l e   c a n   b e   u s e d   i n   m e t a l   d e te c ti o n   a p p l i c a t i o n s   s u c h   a s   l a n d m i n e   d e t e c t i o n ,   o b s ta c l e s   a v o i d a n c e ,  s e l e c ti n g   b e s t  ro u ti n g   wit h o u t   i m p o s i n g   h u m a n ' s   h a rm s   a n d   work f o rc e   a s p e c ts .  Th e   r o b o ti c   whe e l   c a n   s e n s e   th e   o b s t a c l e s   th a t   p o s i ti o n i n g   a t  a h e a d  o f  i ts  p a th ,  a n d  a l s o  a v o i d s  t h e  o b s ta c l e s  f o rward ,  l e ft  a n d  ri g h t  o f  i ts  r o u te s .  Th e  ro b o t   i s   c o n tr o l l e d   b y   u s i n g   B l u e t o o th   w i re l e s s   c o m m u n i c a t i o n   to   i n te rfa c e   b e twe e n   th e   c o n tro l l e r  a n d     th e   i m p l e m e n te d   ro b o t.   Fu r th e rm o re ,  s e n s o r  IR  (FC - 0 3 )  fo r  t h e   m e ta l   d e te c to r   a n d   u s e d   u l tra s o n i c   s e n s o r     (HC - SR04 )  fo r  o b j e c t s   o r  o b s t a c l e s   s e n s i n g .  Th e   p re s e n t e d   c o n tr o l l e d   r o b o t i c   d e s i g n e d   fo r   d e s e rt  a n d   d r y   s o i l   t h a t   c a n   r e p l a c e   th e   h u m a n   ro l e   i n   a v o i d i n g   o b s ta c l e s   a n d   m e ta l   d e te c ti o n   c a p a b i l i t i e s .  Th e   p r o d u c e d   ro b o t  was   u s e fu l   d u e   to   i t  c a n   d e te c t  m e ta l s   a n d   a v o i d i n g   o b s ta c l e s   c o n s e c u ti v e l y   b e s i d e s   i t  was   e ff e c ti v e   to   s e l e c t   th e   b e s t   ro u te   b a s e d   o n   t h e   i n t e l l i g e n t  t e c h n i q u e   th a t  a d o p t e d ,   th e   p r e d e f i n e d   m e ta l s   b y   u s i n g   a n   i n te l l i g e n t  d e c i s i o n  m a k e r f o r  r o u te  f i n d e r i n   a  f l a t  s u rfa c e   e n v i ro n m e n t.       Key w ords :  A rd u i n o ,  e m b e d d e d  s y s te m ,  l a n d m i n e  d e te c to r,  m e ta l  d e t e c t o r,  ro b o ti c ,  s e n s o r s ,  u l tra s o n i c       Copy righ t  ©  2 0 1 9   Uni v e rsi t a s  Ahm a d  D a hl a n.  All  rig ht s  r e s e rve d .       1.  Int r o d u ctio n   In  th e  di g i t al   era,   s ev eral   tec hn ol og i es   h av e  b ee n   i nn ov ate d   to   s erv e  m os t  of   ou r   ev er y da y   ac ti v i t i es .  R e c en tl y ,  d i f f erent  term s   of   tec hn ol og i es   s uc h   as   r ob ot i c s ,   T el ec om m un i c ati o ns ,  em be dd ed   s y s tem s ,  Int erne t  of   T hi ng s   ( IoT ) ,  etc .   [1 - 4 ].   T he s e   tec hn o l og i es   are  i nn o v ate d   to  m aj or  s ol v e d  i s s ue s   t o  s av e  hu m an i ti es   l i f e  an d   ef f orts   i n  di v ers e   do m ai ns   [5 - 8 ].  Ma n y   c o un tr i es   s uf f er  fr o m   the   l eg ac y   of   ex pl os i v es   a nd   m i ne s   i n  a  po s t war   s c en ario   f or  m i l i t ar y   s ec urit y   pu r p os es   [ 9 - 11] .  A   h um a ni tar i an   de m i ni ng   proc es s   i s   a  c r uc i al   an d  m o s t  da ng er ou s   m i s s i on   tha t  c an   be   pe r f or m ed   b y   pe r s on n el   an d  an t i - pe r s o nn e l   ( r ob ot i c s )   ap pro ac he s   [ 1 2,  1 3 ].  T he   tr ad i t i o na l   de m i ni ng   pr oc es s   ( ha n d he l d  m eta l   d ete c tor)   i s   em pl o y ed   to  de tec t  a nd   d e - ac ti v at i o n  o f   bu r i ed   l an dm i ne s .  T he s e  proc es s   i m po s ed   ha z ard ou s   tas k s   f or   hu m an   de m i ne r s   du e   to   i t  ha d  h i g h  s en s i ti v i t y   to   m ea g er   qu an ti t i es   of   m et al   an d   i s s ue d  en orm ou s   f al s e  al arm   r ate s ,  s o  thi s   m ec ha ni s m   i s   v er y   da ng ero us   an d  pu ts   t he   de m i ne r   at    the   to p  c ha l l e ng e  an d  r i s k   [1 4 - 16 ].  Rob oti c s   i s   on e  of   the   c on v en i e nt  s ol u ti o ns   f or  s av i ng   a  l ot  of  i nn oc en t  p eo p l e  f r om   k i l l i ng   an d  po ten t i a l   i nj ur y   b y   m i ne s   an d  ex p l os i v es   th at  i m po s e  ten ac i ou s   threats   to   hu m an k i nd   [1 7 ,  18 ].   Us i n g  r o bo t i c s   tec h no l og y   to   p erf or m   s ev eral   c r u c i al   tas k s   l i k e  to   de tec t,   d e - ac ti v at i on ,  ex tr ac t,  de m i ni n g  i s   c o ntri b ute   to  r e du c i n g  hu m an i t y   c a us al i ti es   as   wel l   el i m i na t e  thre at  t he   hu m an 's   f r o m   the   da ng erous   are a  [1 9 - 21 ].  A u tom ate d  l an d m i ne   de tec ti on   us i ng   c om pu ter  r ob oti c s   or   m ob i l e  r ob oti c s   s c an ni ng   pl atf orm s   i s   an   e m be dd ed   s y s tem s   an d   ap p l i c at i on s  f i e l d [ 22 - 24 ].   Di f f erent  att em pts   b y   au tho r s   ha v e   be en   m ad e  f or  r es ea r c h  an d  de v e l o pm en t   pe r s pe c ti v es   c on c er n  as s i s t  or  au t om ate   hu m an   d e m i ne r s   i n  the   hu m an i tar i a n  de m i ni n g  a nd   s c an ni n g  proc es s   to  r ed uc e  ef f orts ,  ti m e,  c os t,  hu m an   r i s k s   an d  da ng er ou s   i s s ue s   b y   propos i ng   di v ers e  ef f i c i en t   an d  s ui tab l e  r ob o ti c s   l an dm i ne   de t ec ti on   wi th   s ev eral   s en s ors   de s i gn .   [ 25 ,   26 ].  Rec en t   r ob o ti c s   r es e arc h  i nv ol v es   v ar i ou s   tr en ds   s uc h   as   s en s or   tec h no l og y ,    G r ou nd - pe ne tr a ti n g  r ad ar  ( G P R) ,  E l ec tr om ag ne ti c   Ind uc t i on   ( E MI),  Nuc l e ar  Q ua dru po l e   Res on a nc e  ( NQ R)   a nd   s o  on   to   pe r f orm   m ul ti - f u nc ti on s   s uc h   as   de tec t i o n,  d ea c ti v at i n g,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   â—¼     Mu l t i - fu nc ti o n i nte l l i ge nt  r ob oti c  i n m eta l s  de t ec ti o n  a pp l i c at i on s .. .( Nab ee l  S a l i h  A l i )   2059   ex tr ac ti ng ,   an d  de m i ni ng   f or  ex p l os i v e  de v i c es ,  c l us t er  m un i ti on s ,  l an dm i ne s   a s   w e l l   a v oi di ng   ob s tac l es .   T he s e  tr en ds   c an   d ep l o y   i n  d i v ers e  s o i l   k i nd s   s uc h   as   f ol i ag e ,  dr y   an d  de s ert  s o i l   ba s ed   on   A eri al   an d   w he el   tec hn i qu es  f or l an dm i ne  d e tec ti o n [ 27 - 2 9 ].   Ac c ordi n g  to   J arada t  et   al .  [30 ] ,  d es i gn ed   a  h ol o no m i c   m ob i l e  r ob o t  ba s ed   o n  tha t   r ep l ac e   th e  hu m an   r es ou r c es   r ol e  i n   th e  de m i ni ng   pr oc es s   an d   a pp l i c at i on s   f or  r ou g h  terr ai n.  B og i e  m ec ha ni s m   i s   us e d  to  o v erc om e  r ug ge d  t err i tori es ,  an d  t he   d ete c ti on   r ob o t  ha s     the   s tab i l i t y   m argi ns   f or  d i ffe r en t  r oa d  c on d i ti on s   to  predi c t  th e  po ten t i a l   of   a  ti p pi ng - ov er  be f ore   an y   m an eu v er  [ 30 ].  I n    G av i l an es   et  al .  [ 31 ] ,  pro po s e d  an   i ns tr um en ted   r ob oti c   arm   to  r ep l ac e  the   hu m an   r ol e  i n  t he   de m i ni n g  ap p l i c at i o ns   [ 31 ].  W hi l e,  P r ad o  et  al .  c on du c te d  a   s en s o r   f us i on   m od el   to  c l as s i f y   l an dm i ne s   i n  a  s c an ne d  f l oo r   are a.   T he   pres en te d  B a y es i a n  de c i s i o n  l ev el   f us i on   en ha nc e d  th e  P r ob a bi l i t y   of   Det ec ti n g  ( P oD)   l a nd m i ne s   an d  de c r ea s e  the   r ate   of   F al s e   A l arm s   Rate s   ( F A R)   [ 32 ].   A l s o,  a n  ef f i c i en t  r em ote - c on tr ol l ed   r o b oti c   v eh i c l e   pr od uc ed   b y   A l a ud di n   et  al .  [33]   to  de t ec t  l a nd m i ne   an d  m eta l s .  T he   r ob ot  c on tr ol l ed   v i a  A nd r oi d  p l atf or m   ap p l i c at i on   b as ed   us i n g  B l ue to oth   w i r e l es s   c om m un i c ati on   [ 33 ].  A s   al o ng s i de ,   F arooq   et   al . ,  de s i g ne d   an d  f ab r i c a ted   a n  ef f i c i en t   w i r e l es s   c on tr ol l ed   r o bo t   to   de tec t  l an dm i ne   i n   de f en c e  f i el ds   as   w el l   a v o i d i ng   t he   ob s tac l es   r ob us tl y .  H - B r i dg e  m od ul e  us ed   t o  c on tr o l l e d  r ob ot  whee l s   an d  wi r el es s   c a m era  ad de d  to  c ap t ures   an d  l oc at e d  of f   the   r ob ot  de s ti n ati on   [ 34 ].  A s   w e l l ,  F att ah   et  al .   [35 ] ,  pro po s ed   a  prec i s e   c on tr o l   m i ne   d et ec tor  w i t h  a eria l   m oti on   pl a nn i ng   f ea t ure.  T he   pres en ted   ae r i al   l a nd m i ne   de t ec ti o n  s y s te m   ab l e  to  pro v i de   the   m ap pi ng   of     the   po i nts   of   m eta l   s i g na t u r es   wi th ou t   ef f ec t  r ou gh   t e r r ai n  or   i nc l i n ed   s urf ac e.  T he   i ntro du c ed   f r a m ew ork   ev al ua ted   r e s pe c t  to  r el i ab i l i t y   an d   c os t - eff ec ti v en es s   [ 35 ].   F urtherm ore,     A m bruÅ¡   et  al .  [1 4] ,  pr es en t ed   a  m eth od   t o  es ti m ate   th e  s ha pe   of   m ag ne ti c   m eta l   targets   us i ng   two  d i f f erent  s en s or  pl atf orm s   c on tr ol l e d  b y   m ob i l e  r ob ot   ba s e d.  T he   pro p os ed   m eth od   ev a l u ate d   b y   s i m ul ati on s   an d  ex pe r i m en ts   an d   the   r es ul ts   of   the   target   s ha p e   ex pl i c i tl y   [ 36 ].  B es i d es ,  Z i n  et  al .  ( 20 16 ) ,  de v el op e d  a  m ob i l e  r o bo t  b as ed   to   de t ec t  m eta l s   an d  av o i d  ob s tac l es   ah ea d  of   i ts   pa th  a uto m ati c al l y   i n  bo th  ho us es   an d  on   f l at  s urf ac es .  Me tho ds   i n v ol v e  us i ng   A r du i no   Un o  R3     t o  c on tr ol   the   m ob i l e  r ob ot ,  U l tr as on i c   s en s or  to  av oi d  t he   ob s ta c l es ,  i nd uc t i v e  prox i m i t y   s e ns or  to  d ete c t  m eta l s   w i t h  a l arm i ng   i s s ue s   w h en   d ete c te d  m eta l   [ 37 ].  Li k ewi s e,  a   pa thf i n de r   r ob ot  i s   p r op os ed   b y   A g r a wal   et  a l .  [3 8] ,  the   v eh i c l e  r ob o t  f i nd s   o wn  r ou te  w i tho ut   hu m an   i nt erf erenc es   to   e l i m i na te  th e  i ns tr uc ti on   an d   hu m an   ef f ort.  T he   s y s t e m   us ed   m ul ti - s en s or  f or  s ev era l   o bj ec ti v es   s uc h  as   i t  us i ng   an   ul tr as on i c   s e ns or  to  de t ec t  th e  pa t h  a l s o  a  m eta l  s en s or   t o m eta l  de te c ti on  an d  A r du i n o f or c on tr ol  r ob ot  t o m ak e s y s tem  de tec ti o n  ef f ec ti v e  an d  ef f i c i en t  c on s ec u ti v e l y   [3 8 ].   A l s o,  G h aree b  et   a l .  [ 39 ] ,  pres en t ed   an   au t om ate d  d ete c tor   an d  ex tr ac tor  f or  l an dm i ne   w i t h  c on c ern  to   an   ac ti v e   an d  l o w - c os t  s y s t em .  T r an s m i t  an d  r ec e i v e  th e  de tec te d  d ata   b y   s erv er  wi r el es s l y .  Inf orm ati on   i nc l u de s   the   l oc a ti on   of   th e  m eta l   ob j ec t  a nd   c ap tured  i m ag es   of  the   l a nd   [3 9 ].   F i na l l y ,   i ntrod uc e d  an   au t on om ou s ,  ef f i c i en t  an d  l o w - c os t  s y s t em   to  m ap pi ng   r ea l - t i m e  an y   s urf ac e  w i th  de pt h  v a l ue   f or  l an dm i ne   de te c ti on   pu r po s es .  Mi c r oc on tr o l l er,  MA T LA B ,  an d  u l tr as on i c   s en s or  are  us ed   to  de s i gn   t he   au ton o m ou s   Mi ne r B ot  de tec tor [ 40 ].   T hi s   r es ea r c h  f oc us es   on   m eta l   de tec ti o n  i s s ue s .  A l s o,  the   c ap a bi l i t y   to  d ete c t  m i ne s ,   av o i d   ob s t ac l es ,  an d   f i n di n g  t he   f as tes t  an d   b es t  r ou t e  i n  a  r e al - t i m e   en v i r o nm en t.    T he   propos i ng   s y s tem   us i ng   t he   c on c ep t  of   m eta l   de tec t i on   s en s or  an d  u l tr a s on i c   s en s or,   di m en s i on s   of   the   m eta l   s ha pe ,  wi r el es s   c o m m un i c ati on   v i a  c on tr ol l ed   r o bo t i c s   v eh i c l e  r em ote l y   f or  f l at  s u r f ac es   an d  dr y ,   de s ert  s oi l s   to  d es i gn   a nd   f ab r i c ate   a n  i nt el l i ge nt   tec hn i qu e  f or  pa thf i n de r   wi tho ut  h um an  ha r m .   T he  m ai n  c on tr i bu t i on s   of   t hi s   r es ea r c h  are :  ( 1)  Des i g n  an d  i m pl em en t  a  c om pu ter  r ob ot  ba s ed   on   l a nd m i ne   d ete c t i on   p urpos e   b y   us i ng   m eta l   de t ec ti o n  s en s or.   ( 2)  Det e c ts   an d  av oi ds   ob s tac l es   b y   th e  prop os e d  r ob ot  v eh i c l e  t ha t  c a pa bl e  of   di s c o v ered  ob s tac l e s   b y   us i n g  an   ul tr as on i c   s en s or   w i th  on l i ne   s tr uc ture d  q ue r y   l an gu a ge s   da tab as e  r e gi s tr y .   ( 3)  Cond uc ted   an   i nte l l i g en t  d ec i s i o n - m a k i ng   tec hn i q ue   f or  s el ec ti ng   th e  be s t  pa t hf i nd er  c on c ern i ng   m eta l s   an d  ob s tac l es   d i s tan c es .  ( 4)  Robo t  d ete c tor  c an   es ti m ate   the   di m en s i on s   of   the   m e tal   s ha p e  tha t   un de r groun d  or   i n  t he   f l a t   grou nd   tha t   d ete c te d  f r om   c al c ul ati n g  l en gth   an d  wi dt h  t he   target   m eta l   s ha pe   b y   r ob ot  whe el .  T he   r em ai nd er  of   th i s   p ap er  i s   orga ni z e d  as   f ol l o w s :  In  s ec ti on   2,  de s c r i be s   ha r d war e  a nd   s of tw are  t ha t  r e qu i r ed   to  d es i gn   an d  f ab r i c a te  th e  pr op os ed   r o bo t  de tec tor.  S ec ti on   3  i ntrod u c es   al l   s tep s   an d  proc es s es   to  i m pl em en t  the   l an d m i ne   de tec t i o n  r ob ot.   B es i de s ,  an   i nt el l i g e nt  a l go r i thm   f or  f i nd   b es t  r o ute   i s   pres en ts   an d   h i gh l i g hts .  In  ad d i t i on ,  r es ul ts   an d  di s c us s i o n  w i l l   b e  i nc l ud ed   i n  s ec ti on   4.  W he r ea s ,  s ec ti on   5  c on c erns   wi th   c on c l us i o ns  an d f utu r e d i r e c ti on s .    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             â—¼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A   V ol .  17 ,  No.   4 ,  A ug us t   20 1 9 :   20 58 - 20 69   2060   2.  A r chit ec t u r e of  t h e P r o p o sing  M u lt i Fu n ctio n  Ro b o t ic  W h ee l in M etal Dete ctio n  Do main   T he   de tec tor  ai m s   to  de tec t  an   un d ergr ou nd   m eta l   s ur f ac e,  c al c ul a te  t he   di m en s i on s   of   the   m eta l   ex po s e d,  a v o i d  ob s tac l es   t ha t  p os i t i on ed   i n  the   f r on t,  l ef t,  an d  r i gh t  i t s   pa th,   as   w e l l   f i nd   be tt er  an d  f as tes t  r ou t e   f or  a  pa r ti c ul ar  na v i g ati on   area.  T hi s   s ec ti on   de s c r i be s   the   m ate r i al s   an d  m eth od   of   the   m eta l   d ete c tor  r o bo t  arc hi t ec ture.   Har d w are   an d  s of t w are  c o m p on en ts   are   r eq ui r e d  to   i m pl em en t  the   r ob ot  de t ec tor.  T he s e  e l em en ts   w ere  s e l ec te d  b a s ed   on   s ev eral   c r i teri a  n am el y   c os t - ef f ec ti v en es s ,  us ab i l i t y ,  a v a i l ab i l i t y   i n  t he   f ab r i c ate d  r eg i on ,  an d  ea s e  of  progr am m i ng .  T he   ha r d w ar e  c om po ne nts   ha v e  ne e de d  f or  f ab r i c ati ng   an d   tes ti ng   the   c om pu ter  ap p l i c at i on   ba s ed   o n  c on tr ol l i n g  the   d ete c tor.  W hi l e  A r du i no   UNO   m i c r oc on tr ol l er  bo ar ds   as     the   brai n  of   th e  s y s t em   de tec t i on .   Di v ers e  s en s or s   f or  de tec ti ng   m i ne s   or   m eta l ,  av oi di n g  ob s tac l es ,   an d  f i n di ng   a  f a s tes t  an d  b ett er   pa th  i n   r e al - ti m e  s ett i ng s   s uc h   as   m eta l   d ete c ti on   s en s or  an d  ul tr as o ni c   s en s or,  d i m en s i on s   of   th e  m eta l   s h ap e   s en s or   th at  wi l l   b e  ex p l a i ne d  i n  S ec ti on  3 . Fi gu r e  1 p r es en t s  th e b l oc k  di ag r am  of  th e p r op os i ng  m eta l  d ete c t i on  s y s t em .           F i gu r e  1 .   B l oc k   di a gram  of  t he  pro po s ed  m eta l  de t ec ti o n s y s tem       3.  Imp lem ent atio n  of  t h e  P r o p o se d  S ys t em D etect i o n   T hi s   S ec ti on   i nc l ud es   m ul ti - ph as es   to   i m pl em en t  a nd   f ab r i c a te   the   pro po s e d   r ob o t  v eh i c l e .  T he   f i r s t  ph as e  i ntrodu c es   a  brie f   ex pl a na ti on   de tec t i o n  m ec ha ni s m   of   the   r ob ot i c   whee l .  W he r ea s   the   s ec on d  ph as e d  c ha r ac teri z e s   an   i nte l l i g en t  tec hn i q u e  to  c ho os e    t he   p ath f i n de r   of   th e  s ui t ab l e  r ou t e.  F i na l l y ,  t he   th i r d  p ha s e  d i s c us s es   the   s ha pi ng   m eta l   m e c ha ni s m  th at  de t ec ted   i n   the  m ap pi n g a r e a.     3.1 .   P h as e On e (Ro b o t  De t ec t o r  M etals a n d  O b stacl es )   Com pu ter  ap pl i c ati on   b as ed   i s   de s i gn e d  v i a  us i ng   a  V i s u al   C#  progr am .  T o  c on tr ol     the   r ob ot  a nd   m ov e  i t  to  th e  c urr en t  pl ac e  f or  de tec ti n g  the   m eta l s   an d  ob s tac l es   c on s ec uti v el y .   O n  the   oth er  ha nd s ,  a   m i c r oc on tr ol l er  A r du i no   UNO   bo ard  ( A T m eg a3 28 P )   us e d  as   a  brai n  to   gi v e  i ns tr uc ti o ns   an d  a na l y s i s   th e  r es ul ts .  A r d ui n o  m i c r oc on tr ol l er  i n v o l v es   ph y s i c al   progr am m ab l e  c i r c ui t  b oa r d  a nd   a   pi ec e  of   s of tw are   tha t  i t  r un s   on   c om pu ter  to  b e  us ed   f or  w r i ti n g  an d  up l oa di ng   c om pu ter  c od e  t o  the   p h y s i c al   bo ard) .  Un o  proc es s es   the   r ec ei v e d  da t a  f r o m   the   c om pu ter,  r un   the   s en s ors ,  r ec ei v e  th ei r   r es ul ts   an d  a na l y s i s   i t  to  s en d  i t  t o    the   c om pu ter,  r un   t he   m oto r s   an d  m ov e  th e  r ob o t  to   the   tar ge te d  p l ac e  a nd   s t op   th e  r ob o t  i n  c as e  of   a  m eta l   or  o bs tac l es   di s c l os ed   a nd   s en d  an   a l ert  t o  th e  c om p ute r .  B es i d es ,     the   m i dd l e w are  be t ween   t he   c om pu ter  an d  r ob oti c   c i r c ui t  i s   a  B l ue to oth   tec hn ol o g y   whi c h   i s   ad ap ted   to   b e  the   tr an s m i s s i on   c h an n el   be t w e en   s y s tem   pe r i ph era l s   wi r e l es s l y .   T ha t   m ea ns   s o m e  r ob ot   j ob s   c an   b e   do ne   au t om ati c al l y   a nd   oth ers   b as ed   on   c om pu ter  i ns tr uc t i on s .  B l u eto oth   i s   a   s ho r t - r an g e  wi r el es s   c on ne c t i on   be t w e en   c om pu ters   an d   pe r i ph e r al s .  T o  m ov e   the   r ob ot ,  i t  m us t  r ec ei v e   an   ord er  f r om   the   c om pu ter,  the n  t he   m i c r oc on tr ol l er  a na l y s es     the   i nf orm ati on   an d   wi l l   gi v e  a n  e l ec tr i c   c urr en t   i ns tr uc ti on   to   t he   m oto r   to  m ov e   t he   r o bo t i c   i nto   the   s e l ec te d  n av i g ati ng   are a.  F i gu r e  2  pr es en ts   a   f l o wc ha r t  tha t  c l arif i es   s en di n g  an d  r ec ei v i ng   the  i nf orm ati on  m ec ha ni s m .   T he   ps eu do - c od e  w h i c h  i s   ex pl a i ne d  i n  F i gu r e  3,   pres en t ed   t he   ps e u do   c od e  of    the   c om pu ter - ba s ed   ord eri ng   to  c om m an d  the   r ob o t  t o  be   r un   an d  i nc l ud es   s e v e r al   i ns tr uc t i on s   s uc h  as   1)  W r i te  th e  CO M  p ort  n um be r   to  ac ti v at e   an d  c o nn ec t   the   B l u eto ot h  tec h no l og y   of  de tec tor  r o bo t  wi th  c om pu ter  en d.  2)  If   the   c on ne c t i on   ha s   do n e  s uc c es s f ul l y ,  th e   s tat us   m on i tor  wi th  t he   s ho w  the   i ns ta nta ne ou s   s tat e  of   the   r ob ot,   a nd   th at  m ea ns   the   r ob o t  i s   r ea d y   to  us e.     3)  T o  m ov i n g  th e  r ob ot,   t h e  c om pu ter  wi l l   s e nd   an   or de r   to  the   r ob o t  v i a   B l ue t o oth .  W he r ea s ,     the   prim ar y   f un c ti o n  of   th e   r ob o t   wi l l   r ec o gn i z e   th e  r ec ei v ed   r eq ue s t  an d   r un   t he   f un c ti on   of    the  m ov em en t o f  th e rob ot.     C o m p u ter -   C o n tr o l B ased   R o b o tic  Veh icle   Sen s o r s   Mo to r s   A r d u i n o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   â—¼     Mu l t i - fu nc ti o n i nte l l i ge nt  r ob oti c  i n m eta l s  de t ec ti o n  a pp l i c at i on s .. .( Nab ee l  S a l i h  A l i )   2061       F i gu r e  2 .  F l o w c ha r t  of  th e  m e c ha ni s m  of  s en di ng  a nd   r ec ei v i n g i nf or m ati on           F i gu r e  3 .   P s eu d o - c od e  of   c om m un i c ati on  b et w e en  c o m pu ter and  r ob ot       O n  the   oth er  ha n ds ,  the   r ob ot  us ed   u l tr as o ni c   s e ns or  ( HC - S R04)  w h i c h  r a di at ed   ul tr as ou nd   to  de tec t  an d  a v o i d  o bs tac l es .  F i g ure  4   i l l us tr ate s   th e  r ob ot  s c en ar i o s   of   m eta l s   an d   ob s tac l es   r e v ea l ed .  T he   ul t r as on i c   s en s or  ( HC - S R0 4)  i s   us ed   to  f i nd   ou t  t he   d i s tan c e  be t wee n  the   r ob ot  an d  ob s t ac l es   t ha t  are  po s i t i on i n g  i n  f r on t  of   i ts   r ou te  th at  c on tr o l l e d  v i a  A r d ui no .  O bs tac l es   di s ta nc e  ha v e   c al c ul at ed   b as ed   o n  th e  di f f erenc e  be t w e en   t i m e  s en di ng   a nd   r ec ei v i n g  the   r ad i ate d  ul t r as ou nd   b y   t he   u l tr as o ni c   s en s or  when   a  p arti c ul a r   ob s tac l e  i s   di s c ov ered.  T he   m ec ha ni s m   o f   di s c l os i ng   ob s tac l es   are  us ef ul   t o  d ec i de   o n   th e  be s t  r o ute   i f  the r e  are   m an y   r ou t es   i n  t he   m ap pi ng   are a.  T he   s y s tem   w i l l   an a l y s e  t he   r ec e i v ed   da ta  an d  c on c l ud e t h e b es t  wa y  v i a c ha r ts  as   w e  di s c us s  i n  de t ai l s   i n  ph as e  t w o r es pe c ti v e l y .   F i gu r e  5  d i s c us s   the   Ul tr a s on i c   s en s or  tha t  c al c u l at e s   the   di s tan c e  b et w e en   th e  r ob ot  an d  di s c ov ered  ob s tac l es .  T hi s   f un c ti on   i s   do n e  b y   s e v era l   s tep s   of   i ns tr uc ti on s   whi c h   i m pl em en ts   b y   th e  f ol l o wi ng   s tep s :  1)  the   c om pu ter  wi l l   s en d  th e  order   to   the   r ob ot  b y     the   B l ue too t h,  the   m ai n  f un c ti on   i n  th e  r ob ot  wi l l   r ec og n i z e  the   ord er  an d  r un   t he   f un c ti on   of   ge tt i ng   t he   u l tr as on i c   r un .   2)  T he   ul tr as on i c   wi l l   s e nd   the   ul tr as o un d  an d  wa i t  to  r ec e i v e  i t.    3)  T he   f un c ti on   of   c al c ul ati ng   th e  d i s ta nc e  wi l l   c al c u l a te  th e  t i m e  be t w ee n  t he   s e nd   a nd   r ec e i v e     the   s ou n d,  an d   s ho w  t he   d i s tan c e.   4)   T he   c al c u l at ed   di s ta nc e  wi l l   s en d  f r om   the   r ob o t  t o     the   c om pu ter  to  ex p l a i n  i t.  5)  If   the   c a l c u l ate d  d i s tan c e  l es s   th an   30 c m   t he   r ob ot  wi l l   au tom ati c al l y  s t op ,  an d  s en d t ha t to  t he  r o bo t  wi t h a l ar m .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             â—¼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A   V ol .  17 ,  No.   4 ,  A ug us t   20 1 9 :   20 58 - 20 69   2062       F i gu r e  4 .   G e ne r a l   f l o w c ha r t  of  th e m eta l s  an d  ob s t ac l e s  de tec tor r o bo t           F i gu r e  5 .   P s eu d o - c od e  of  c al c ul ati ng  t he   di s ta nc e b et ween  r o bo t  an d o bs t ac l es       3.2 .   P h as e T w o  ( A v o idan ce  O b stac les   Ro b o t ic  V e h icl e )   T he   de tec tor  r ob ot  c on s i s ts   of   f ou r   ti r es   tha t  c arr y   th e  m eta l   s en s ors .  T he   i nte l l i ge nc e  of  the   pr op os e d  s y s tem   i s   c on c en tr at ed   i n  the   ab i l i t y   to  d ete c t  t he   ob s tac l es   an d  an a l y s i ng     the   r es ul ts   to  d ete r m i ne   the   pe r c en t ag e  of   the   r ob o t  arr i v a l   f or  the   r eq ui r e d  r eg i on   [ 41 ,  42 ].     T he   r ob ot  s top s   a uto m ati c al l y   i n  c as e  of   the   ob s ta c l e  i s   p os i t i on ed   i n  th e  f r on t  of   i ts   r ou t  prec i s el y .  T he   arti f i c i a l   i nte l l i g en c e  t ec hn o l og y   c an   be   k no w n  as   th e  c ap a bi l i t y   of   a  c om pu t er  or   oth er  de v i c e   to   pe r f orm   ac ti on s   t hroug h  an   i nt el l i ge nc e  s ett i ng ,  a l s o,  the   a bi l i t y   t o  m ak e  a   de c i s i o n b as ed  o n p as t e x p erti s e o r   da ta , a n d t h e a bi l i t y   to  un de r s tan d s po k en  l a n gu ag e.   F r o m   the   ob s tac l es   de t ec ti on   po i nt ,  th ere  are  t wo  s c en ari os   to  d ete c t  o bs tac l e s   an d   c al c ul a te  the   d i s tan c e.  T he   f i r s t  s c en ario   when   ob s tac l es   are  po s i ti on e d  i n  th e  f r on t  of   the   r ob ot  pa th   ( on l y   on e  wa y )   an d   the   de tec t or  w o ul d  s en d  an   a l ert   i f   th e  r ob ot  di s c l os ed   a   m eta l .  B es i d es ,  th e  r ob oti c   de tec tor  w i l l   s e l f - s top s   an d  th e n  gi v es   an   a l ert  to  t he   c o m pu ter - ba s ed   de pe nd   o n  the   s tat us   f un c ti on .  T he r e  i s   t w o  b eh a v i ou r   tha t  r o bo t  tr i gg ers   an   al arm ,  f i r s t   be ha v i ou r   when   the   r ob ot   m ov es   f orw ard  to  l o ok   f or  a  m eta l   or  di s c l os e  an   o bs tac l e.  W hi l e  s ec on d  b eh a v i ou r   when   th e  m ob i l e  ob s tac l es   are  m ov i ng   i n  f r on t  of   the   r ob ot.   T he n  the   r o bo t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   â—¼     Mu l t i - fu nc ti o n i nte l l i ge nt  r ob oti c  i n m eta l s  de t ec ti o n  a pp l i c at i on s .. .( Nab ee l  S a l i h  A l i )   2063   wi l l  s to ps  a uto m ati c al l y   wh en  t he  d i s tan c e  be t w ee n r o bo t  an d  o bs tac l es  i s  l es s  t h an  ( 3 0 c m )  th at   be   m ea s ured. W hi l s t,  the   s ec on d  s c en ar i o  i f   the r e  i s   m ore  tha n  on e  w a y   to  r e ac h  a  c ertai n  po i nt   or  m ap p i ng   area.   Ins te ad   of   tha t  i s   e nte r e d  i nto   p er  w a y   a nd   s e e  i f   an y   ob s tac l es   or  n ot.     T he   c o m pu ter  w i l l   s en d  t h e  order   to  t he   r ob ot,   a nd   t ha t  w i l l   r u n  a  f un c ti o n  i n  t he   r ob o t,  an d     the   d ete c tor  wi l l   r u n  th e  thr ee   U l tr as on i c   s en s ors   s tep   b y   s te p  r es pe c t i v el y ,   a nd   s en d  t he   r es u l ts   to  the   c om pu ter,  an d  t he   c om pu ter  w i l l   s h o w   w h i c h  t he   be s t  w a y   to  na v i ga te d  s ho r tl y   i s .  T hi s   m e c ha ni s m   i s   us ed   to  di s c ov er  e ac h  ob s tac l e  i n  m ul ti - w a y   as   w e l l ,  s pe nt  a  s ho r t   ti m e  to  de c i de   the   f as tes t  wa y   t o  m ap   i t  di r ec tl y .  A l l   the   r e s u l ts   an al y s e  an d  pres e nt  i n  c h arts   v i a  the   c om pu ter   s c r ee n.  F i gu r e  6  i ntro du c e s   the   al go r i t hm   of   an   au t om ati c   ob s tac l es   av oi di ng .   F urtherm ore,     the   r ob ot  i s   r es po ns i bl e  f or  de term i ni n g  th e  d i m en s i on s   of   th e  m eta l s   tha t  are  de t ec ted   at     the   s urf ac e  or   em be dd ed   un d er  t he   groun d  t o  r ec ord  th e  de ta i l s   an d  p erc e nta g es   of   the i r   s ha pe s   an d  am ou nts .  T hi s   proc ed ure  i s   m os t  i m po r tan t  f or  de tec t i on ,  de ac ti v at i ng ,  ex tr ac ti n g,  an d  de m i ni ng  pu r p os es . A s  we d i s c us s  i n m ore i nf or m ati o n i n p ha s e t hree.   T he   de tec tor  c an   de t erm i ne   the   be s t  r ou te  i f   the r e  i s   m ore  tha n  o ne   pa th   i n  th e  m ap p i ng   area  a nd   s en d  r es ul ts   to  t he   c om pu ter - ba s ed   a nd   di s pl a y ed   t o  m a k e  the   be s t   de c i s i on   i n  a   pa r ti c u l ar  w a y .  T he   i nt el l i g en t  tec h ni q ue   i l l us tr ate s   th e  s el ec ti ng   of   the   b es t  r ou te  i n  term   o f    h e  na v i ga t i o n  area  t ha t  n ee ds   m ap pi ng   an d  s k i m mi ng   r es p ec t  to  m eta l s   de t ec ti on   as   w el l     the   s y s tem   c ho os es   the   r ou te  tha t  ha s   the   l arges t  am ou nt  of   the   m eta l s   i f   f ou nd   m eta l s   i n  m an y   pl ac es   ( i f   w e   l oo k   at  t he   m os t  ab un da nt   m i ne r al s ) .  W he th er,  t he   i nf orm ati o n  tha t   i s   di s p l a y e d  i n   c o m pu ter - ba s ed   an d  c am e  f r o m   the   d ete c tor,   i t   c ol l e c ts   as   a  d ata   i n  a   r ep ort,  an d  up l oa d  t o    the   da t ab as e   t o  de term i ne   the   b es t  r e po r t   b y   t he   M an ag er  i n   c ha r ge   of   t he   d i s c l os ure.   F or  ex am pl e,  i f  th ere  are t hree   pa ths  pr op ort i on  of  ea c h  i s   ( 20 %) , (40%)   an d  ( 70 %) ,  w he r e ri gh t  pa t h   ac c ou nte d  ( 20 %)   b ec au s e  l i ttl e  of   the   o bs tac l es   fou nd   i n  thi s   r o ute .  I n  th e  ne x t  p ha s e,     the  m ea s urem en t o f  th e m e tal   di m en s i on   i s  di s c us s ed   i n d et ai l .   T he   de tec tor  s y s t em   w i l l   a na l y s e   the   r es u l ts   an d   d i s p l a y   t he   da ta   i n   c ha r ts   v i a   s ev era l   s tep s   th at  are:  1)  a l l   c al c u l ate d   v al ue s   are  s e nt  t o  t he   c om pu ter - ba s ed .  2)  T he   r ec ei v ed   v al ue s   are  s tored   f or  a  s ho r t  t i m e  i n  a  t ex t  f i l e,   al l   t he   da t a  i s   an a l y s e d.  3)  T he   v a l ue s   of   the   d i s tan c e   of   ob s tac l es   wi l l   an a l y s e  t o  di s pl a y   th e  b es t  w a y .   4)  V al ue s   of   the   di m en s i on s   of   m eta l s   wi l l   an a l y s e  t o  s ho w   th e  l arge s t  m eta l .  5)  A l l   t he   an al y s ed   da t a  w i l l   pres en ts   i n  c ha r ts .  F i gu r e  7  di s pl a y   the  ps eu do - c od e  of  th e R es ul ts  a na l y s i s   an d  v i s ua l i z a ti o n.           F i gu r e  6 .   F l o w c ha r t  of  au to m ati c al l y   break i ng   i f  th e o b s tac l es  di s t an c e  i s  l es s  th a n (30 c m )           F i gu r e  7 .   P s eu d o - c od e  of   r es ul ts  a na l y s i s  a nd   v i s i ua l i z ti on   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             â—¼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A   V ol .  17 ,  No.   4 ,  A ug us t   20 1 9 :   20 58 - 20 69   2064   3.3 .   P h as e T h r ee  ( Cal cula t e th e Dimens ion s of  a  M etal Dete ctio n )   T he   i nte l l i ge nc e  of   the   p r op os ed   s y s tem   i s   c on c en tr ate d  i n  the   ab i l i t y   to  de tec t    the   ob s tac l es   a nd   an a l y s i ng   t he   r es ul ts   to  de t erm i ne   th e  pe r c en t ag e   of   th e  r ob ot   arr i v a l   f or     the   r e qu i r ed   r eg i on .  T he   r ob ot   s top s   au t om ati c al l y   w he n   i t   d i s c l os es   a   m eta l   a nd   s h ap es   an d   am ou nts   of   the   nu m be r   of   m i ne r al s .  W he n  the   de t ec tor  s tarts   s k i m m i ng   i n   th e  s ea r c hi n g  area,   the   r ob o t  wi l l   r un   th e  s en s ors   of   the   m eta l   de tec tor.  If   the   de tec t or  di s c ov ers   a  m eta l ,  the   r ob ot   wi l l   s to p  i n   p l ac e   an d  s e nd s   a n  al ert   to   t he   c om pu ter - en d ,  t he n   th e  c om pu t er  w i l l   d i s pl a y     the   r ec ei v e d  m eta l   de tec t i on   a l ert  th at  the r e .  T he   r ob ot  c an   m ea s ure  the   d i m en s i on s   o f    the   de t ec ted   m eta l   b y   us i n g  the   IR  ( F C - 03 )   to  c a l c ul a t e  the   turn's   nu m be r   of   the   de tec tor  t i r es   to  f i nd   the   d i s tan c e  t ha t   the   r ob ot  ha s   b ee n   w a l k ed .Hen c e,  the   di s ta nc es   m ea s urin g  ha s   d on e  b y   r un ni ng   a  f un c ti on   i n   the   r ob ot  whi c h  i t  us ed   th e  m et al   s en s or  an d  the   s en s or  of   the   turns   of    the   t i r e   tog eth er  to   ge t  th e  m eta l   di m en s i on s   ( L en g th  an d  W i dth ) .  If   the   f un c ti o n  i s   r un ,  t he   r ob ot   wi l l   m ov e  to  t he   f r on t  of   i ts   pa th  whe n  the   m eta l   s e ns o r   i s   de tec t i ng   the   m eta l ,  whi l s t,  the   s en s or  di d n't  de tec t  a  m eta l   tha t  m ea ns   the r e  i s  no  a  m eta l  i n   the  s k i m m i ng  r ou t,  an d  t he   r ob ot   w i l l  s top .  T he  s en s or  m ea s ures  th e n um be r  of  tu r ns  of  th e t i r e b y  us i ng  th e  m ath em ati c al  f orm ul a:     [No.  of  tu r n's × ( 2× 3.14 × r a di us  of  th e t i r e) ]     ( 1)     T he   pres en t ed   f orm ul a  c an   be   c al c u l at ed   to   f i nd   th e  m ea s urem en t  of   m eta l   d ete c t i on   i n  on e  di m en s i on   ba s ed   on   the   r ob ot  wal k i ng   i n  a   m eta l   as   w e  s h o w n  i n  F i g ure  8 .  H en c e,     the   m ea s ure m en t  op erat i o n  i s   r eq ui r e d  to  r ep e at  al l   r ob ot  w a l k ed   bu t  on   th e  d i ff erent  s i de   to  m ea s ure  the   s ec on d  di m en s i on .  T he n  th e  r es ul ts   w i l l   s en d  to  th e  c om pu ter - ba s ed   to  pres en t  da ta   i n   c ha r ts   v i e w .  T he   s y s t em   w i l l   an al y s e  the   r es ul ts   a nd   s ho w   the   m os t  ex ten s i v e  m eta l   i f   the r e  i s   m ore  tha n  on e  i n  the   m ap pi ng   are a.   If   the   m eta l   s en s or  d ete c ts   a  m eta l ,  the   r ob ot  wi l l   c al c ul a te  th e  di m en s i on s   of   di s c ov ered  m eta l   ba s e d  on   s ev eral   s te ps   c an   b e  i l l us tr ate d  as   f ol l o w s :  1)  t he   m eta l   de tec t or  s en s e  th e  m eta l .  2)  T he   r ob ot  wi l l   s to p.  3)  T he   r ob ot  w i l l   s en d  an   al arm   to  the   c o m pu ter.  4)  T he   c o m pu ter  w i l l   s en d  an   order   to  the   r ob ot  to  c al c ul at e  the   m eta l   l en gth .   5)  T he   r ob o t  wi l l   m ov e   on   th e  m eta l   w i l l   th e  m eta l   s e ns or  d ete c t   th e  m eta l ,   the   s e ns or  o n  the   ti r e   of   th e  r ob ot   wi l l   c a l c ul ate   t he   nu m be r   of   ti r e  r o tat i on .   6)  If   the   m eta l   en ds ,   the   r o bo t   w i l l   s top   an d  s en d  an   a l arm   to  the   c om pu ter  an d  s e nd   t he   di s tan c e  tha t  c a l c u l ate d.  F i gu r e  9   s ho w s   the  ps e ud o  c od e  of  th e a l g orit hm  of   m eta l  di m en s i on s   c al c ul a ti o n.           ( a )   ( b )     F i gu r e  8 .   C al c u l ate  th e   d i m en s i o ns  of  a  m eta l  de t ec ti o n   ( a)   S e ns or of  th e  turns  of     the  t i r e c al c u l a ti o n   ( b)  S i d e  v i e w  of  th e  m eta l  de t ec tor s ha p i ng           F i gu r e  9 .   P s eu d o - c od e  of  th e m eta l  d i m en s i on s  c al c u l ati o n a l go r i thm   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   â—¼     Mu l t i - fu nc ti o n i nte l l i ge nt  r ob oti c  i n m eta l s  de t ec ti o n  a pp l i c at i on s .. .( Nab ee l  S a l i h  A l i )   2065   4.  Re sult s a n d  D isc u s sio n   A   c om pu ter  r ob ot - ba s e d  whi c h  i s   i ntrod uc ed   i n  th i s   s tud y   t o  a v o i d  o bs tac l es ,  de t ec ti on   l an dm i ne s ,  P ath f i nd er,  an d  s ha pi n g  m eta l   d i m en s i on s   to   a v ert  hu m an s   r i s k s   i n   th e  m i ni n g  en v i r on m en t.  W he r ea s ,  th e  r ob ot  c ap ab l e  of   de tec t i ng   t he   ob s tac l es   th at  be h i nd   i t s   p ath   an d  de tec t i ng   th e  m eta l s   un d ergr ou n d  ( i nc l u de   l an dm i ne s )   b y   us i n g  an   i nte l l i g en t  tec hn i q ue .     T he   r ob ot  i s   c on tr o l l ed   v i a  c om pu ter  w h i c h  i s   c o n ne c ted   w i r e l es s l y   t o  i m pl em en t  order s .     T he   i nf or m ati on   tha t  i s   ex c ha ng ed   be t wee n  r ob ot  a nd   c om pu ter  are  tr an s m i tte d  v i a  B l u eto oth   tec hn o l og y .  A nd   s om e  of   t he   r el a ted   f un c ti on s   c an   th e  de tec tor  p erf or m   au to m ati c al l y   wi th ou t  ge t  a n  ord er  f r o m   the  c om pu ter  s i de   ( wi nd o w s   c l i en t   ap p l i c at i on )   an d   s en d   an   a c k no wl ed gm en t   to  t he   c om pu ter.  T he   r ob ot   s en ds   r es ul ts   b y   W i - F i   E t he r ne t - s h i el d  whi c h   i s   c on ne c ted   i nc l u de   the   A r du i no   m i c r oc on tr ol l e r .  T he   s y s t em   an al y s e d  g ott en   the   da ta  an d   di s p l a y   r es ul ts   b y   an   i nte l l i g en t  a l go r i thm . T he  te s ti ng   w a y  f un c t i on  i s  us ed  i f  th e  r ob ot  de t ec ts  a n o bs ta c l e t o  ex am i ne   the   b es t  r ou te  whe n   th ere  i s   m ul ti - pa t h  th ere  to  s e l ec t.   T he   s y s tem   ha s   dra w n  s e v era l   c ha r ts   to   di s pl a y   al l   w a y s   an d  c h oo s e  the   be s t  wa y   on e.  A s   al o ng s i d e,  i f   the   r o bo t  d et ec ts   a  m eta l ,    the   s y s tem   wi l l   c a l c ul ate   th e  d i m en s i on s   of   t he   ex po s ed   m eta l   an d  dra w  pri nto u t   s ev eral   c ha r ts   to  d i s pl a y   whi c h  ha s  th e  l ar ge s t m eta l .   T he   ex pe r i m en t  r es ul ts   of   the   pro po s ed   m eta l   d ete c tor  r ob ot   pres e nt  t he   de t ec tor  i s   c ap ab l e  of   de t ec ti n g  m ore  tha n  on e  m eta l s   k i nd s   s uc h  as   i r on ,  s i l v er,  a nd   c o pp er  ef f i c i en tl y   i n  the   n av i g ati on   area.  B as e d  on   tab l e  1,  t he r e  are  f i v e  wa y s   di s c ov ered  b y   th e  de t ec tor  i n     the   m ap pi ng   f i e l d.   T he   r e s ul ts   f ou nd   b y   th e  u l tr as o ni c   s en s ors   th at  c o nn ec t e d  w i th  de tec t or   r ob ot  to  di s c l os e   th e  ob s ta c l es .  T he   r es u l ts   th at  are  o bta i ne d   f r om   s en s i ng   pa ths   are  s h o w n   i n  c ha r ts   t o  pres en t  th e  d i s tan c e  of   the   di s c o v ered   o bs tac l es   th at  p os i ti on i ng   at  the   f r on t  of    the  r ob ot  a nd  t o m a k e a  be t ter dec i s i on  f or  w h i c h rou te  i s  be tt er an d f as t to  n av i g at e i t s h ortl y .       T ab l e  1 .   F i v e  W a y s  are d i s c ov ered  i n t h e T es ti ng   P r oc es s   W a y   N o .   L e f t   P a t h   Fr o n t   P a t h   R igh t   P a t h   1   10   300   70   2   100   500   100   3   60   50   10   4   20   20   20   5   300   300   300       B as ed   on   F i gu r e   10 ,  th e  s y s t em   an al y s ed   the   r es u l ts   a nd   di s p l a y ed   i n  m ul ti - c ha r t.  W h ereas ,  c ha r t  1  l i s ts   ob s t ac l es   d i s tan c es   at   the   l ef t  p os i ti on i ng   of   the   f r on t  of   the   r ob ot  de tec t or  pa th.   S o,  th ere  i s   an   o bs t ac l e  w h i c h  i t  d i s tan c e  ( 10   c m )   fr o m   the   r ob ot  i n  th e  wa y   No .  1  an d  the r e  i s   a n  ob s tac l e  a t  d i s t an c e  ( 1 00   c m )   f r o m   the   r ob ot  i n  t he   w a y   N o.  2  an d   th e   r es t  o bs tac l es   di s tan c es   i n  r em i nd er  f i v e  wa y s   as   f ol l o w s   r es pe c t i v el y   ( 60   c m ,  20   c m ,  30 0  c m ) .  A s   a  l on g  s i de ,   c ha r t  2  pres en ts   the   di s ta nc es   of   the   de t e c ted   ob s t ac l es   v i a  U l tr as on i c   s en s o r   i n  the   f r on t  of    the  d ete c t or pos i ti o ni ng  m ap pi ng   area.  W he r ea s , c ha r t  2  c on t ai ns  ob s tac l es  d i s ta nc es  of  th e f i v e  wa y s   v al ue s   as   f ol l o w s   c on s ec uti v el y   ( 30 0  c m ,  30 0  c m ,   50   c m ,  20   c m ,   an d  30 0   c m ) .  Li k ew i s e,   c ha r t  3  v i e w s   the   d i s tan c e s   of   the   ob s tac l es   at  the   r i gh t  of   the   f r on t  of   the   r ob ot  na v i ga t or.     T he  f i v e  w a y s  v al ue s   w ere  ( 70 , 1 0 0,  1 0,  2 0,  3 00 )  c m .   Depe nd   on   th e  r es u l ts   i n   c ha r t  2,  the r e   i s   an   ob s tac l e   on   d i s tan c e   ( 30 0c m )   f r o m     the   r ob ot  i n  the   wa y   No.  1  an d  the r e  i s   an   ob s tac l e  at  d i s tan c e  ( 3 00 c m )   f r o m   the   r ob ot  i n     the   w a y   N o.  2  a nd   t he r e  i s   an   ob s tac l e  at  di s ta nc e  ( 30 0c m )   f r o m   the   r ob ot  i n  t he   w a y   No .  5.   W hi l s t,  i n  c ha r t  1  on l y   wa y   5  ha s   an   o bs tac l e  d i s tan c e  i s   ( 30 0  c m )   al s o  i n  c ha r t  3,  wa y   n o.  5  ha s   an  o bs tac l e  di s ta nc e (30 0 c m ) .   W hi l s t,  c ha r t  1   i n   F i gu r e   1 1 ,  i l l us tr ate s   al l   the   pre v i ou s   thre e  c h arts   r es ul ts   i n  on e   c ha r t  ( 1,  2,  an d  3)  i n  F i g ure  9  to   pres en t  th e  f i v e  wa y s   wi th   the i r   o bs tac l es   d i s tan c es   v a l ue s   th at  are   de tec te d  v i a  v eh i c l e  r ob oti c .  Res pe c t  to  c h art  1   i n  F i gu r e  10 ,  c an   be   c o nc l u de d  i s   the   be tte r   r ou te  i s   No. 5  d ue   t o  th e  d i s tan c e  of   the   de tec t i ng   ob s tac l es   i s   h i g h  v al ue   ( 3 00   c m ) .    F i na l l y ,   c ha r t  2   i n  F i gu r e   1 0  pr ov i de s   the   ac c es s   r ati o  of   the   pa ths   ba s e d  on   the   r es u l ts   th at  d i s pl a y e d   i n   c ha r t  1  i n  s uc h  F i gu r e.  T he   i nte l l i g en t  s y s t em   w i l l   a na l y s es   al l   th e  r es ul ts   i n  c h art   2,  an d  d ec i de   the   be s t  wa y   whi c h  i s   the   wa y   n um be r   5  du e  to  t he   wa y   No .5  h as   the   h i gh   pe r c e nta g e  w h i c h  i s   ( 46 %)   of   the   proport i on   of   ac c es s i ng   an d  t ha t  i s   r i gh t  be c au s e  th e  ob s tac l es   are  f ar  aw a y   f r o m   the  r ob ot  i n  wa y   5.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             â—¼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A   V ol .  17 ,  No.   4 ,  A ug us t   20 1 9 :   20 58 - 20 69   2066     Chart 1.  Le f t rout e     Chart 2.  Fr on t ro ute       Chart 3.  Ri gh t ro ute     F i gu r e  10 .   Charts   of  th e f i v e  w a y s  ob s tac l es  d i s tan c es  th at  de t ec ted   i n    three d i r ec ti on  ( l ef t, f r on t, a nd  r i g ht )         Chart 1.  Di s ta nc e o f  th e  de t ec ted  o bs tac l es  f or  the  f i v e  w a y s     Chart 2.  Fi v e  wa y s   wi th     r ati o  ac c es s i ng     F i gu r e  11 .   Int e l l i g en t T ec hn i qu e o f  Ma k i ng  D ec i s i o n f or    B ett er Pa thf i nd er v i a C ha r t s  of  th e Fi v e  W a y s       In  the   ex pe r i m en t  an d  t e s ti ng   e nd ,  t hree  m eta l s   a r e  di s c ov ered  c an   be   s h o w n  i n     T ab l e  2.  T he   r es u l ts   th at  ob ta i ne d  b y   us i ng   m eta l s   s en s ors   v i a  th e  pro po s ed   r ob ot  d ete c tor   pres en ts   as   c ha r ts   as   we   de m on s tr ate d  i n  F i gu r e  1 2.  T he   s y s tem   an al y s ed   t he   r es u l ts   a n d   di s pl a y e d  i n  m ul ti - c h arts .  F i gu r e   12   i nc l ud es   t w o  c h art s ,  on e  f or  th e  pres e nt  t he   di m en s i on s   of   the   d ete c t i on   m eta l s   a nd   t he   s ec on d  c ha r t  t o  v i e w   t he   m eta l   d i m en s i on s   i n   r at i o  p erc en ta ge .  B as ed   on   c ha r t  1  r es u l ts   i n  F i gu r e  12 ,  t he   d i s c ov er e d  m eta l   No.1   th at  ha s   ( 20   c m )   l en gth   an d  ( 30   c m )   w i dth ,  m eta l   N o.2   ha s   ( 30   c m )   l en gth   a nd   ( 4 0  c m )   w i d th,   an d  t he   t hi r d  de tec te d  m eta l   tha t  No. 3  ha s   ( 10   c m )   l en gth   an d  ( 2 0  c m )   w i dt h.  W hi l s t,  s ec on d  c ha r t  i n  s uc h  F i gu r e  di s p l a y e d  the   pe r c e nta g e  area  of   the   m eta l s   w h i c h  h a v e  d ete c ted .  Henc e ,  c an   be   i l l us tr ate d  t ha t  m eta l     No.  2  h as   a   b i g  area   ( l e ng th = 3 0  a nd   w i dth = 4 0)  a m on g  oth er  m eta l s .   B es i d es ,  c ha r t  2  i n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   â—¼     Mu l t i - fu nc ti o n i nte l l i ge nt  r ob oti c  i n m eta l s  de t ec ti o n  a pp l i c at i on s .. .( Nab ee l  S a l i h  A l i )   2067   F i gu r e  12 ,   Me t al   No. 2  h as   ( 60 %)   of   the   prop orti on   of   the   m eta l   di m en s i on   area   b y   c om pa r i ng   wi th   ot he r   de t ec ted   m eta l s   l i k e  No .1   tha t  h ad   ( 30 %)   of   the   pro po r t i on   of   a r ea   a nd   No. 3     whi c h  ha d ( 10 %) .       T ab l e  2 .   T hree  Me ta l s  Det e c ti on  D i m en s i on s  i n t h e e x p erim en t   M e t a l  N o .   L e n g t h   W i d t h                 1             20           30                 2             30           40                 3             10           20         Chart 1.   Le ng t h a n d  wi dth   di m en s i on s  of     the  t hree m eta l s     Chart 2.  Rat i o  di m en s i on s   of   the  t hree m eta l s     F i gu r e  1 2 .   Charts  of   m eta l s  di m en s i on s  a nd  m eta l s  d i s c ov ered  r ate s   i n e x p erie nc e       5.  Co n clus ion s a n d  Fu t u r e W o r ks   T hi s   r es ea r c h  f oc us es   on   the   an a l y s i s   an d  r es o l ut i on   of   the   i s s ue s   i n  m eta l   de t ec ti on   c ap ab i l i t y   to  d ete c t  m i ne s ,   av o i d  ob s tac l es ,  an d  to   f i nd   f as tes t  an d   be s t  r o ute   i n  a  r ea l - t i m e   en v i r on m en t.  T he s e  f un c ti on s   are  do ne   v i a  the   c on c e p t  of   m eta l   de tec ti o n  s en s or  an d  u l tr as on i c   s en s or,  d i m en s i on s   of   th e   m eta l   s ha p e,  wi r e l es s   c o m m un i c ati on   v i a   c on tr ol l i n g  th e  r o bo t i c s   v eh i c l e   r em ote l y   f or   f l at  s urf ac es   be s i de s   dr y   an d  de s ert  s o i l s   t o  de s i g n  an d  f ab r i c ate   a n  i nte l l i g en t  t ec hn i qu e  f or   pa t hf i nd er  wi th ou t  hu m an   ha r m .  F ou r   c on tr i bu ti on s   i n  t hi s   r es ea r c h  are:  1)  Des i gn   an d  i m pl em en t  a  c om pu ter  r ob o t  b as ed   f or  l a nd m i ne   de tec t i on   p urpos es   b y   us i n g  m eta l   de t ec ti o n  s e ns or.  2)  Det ec ts   an d  av oi ds   o bs ta c l es   b y   the   pro po s ed   r ob o t  v eh i c l e   th at  c ap a b l e  of   di s c o v ere d  ob s tac l es   b y   us i ng   a n  u l tr as o ni c   s en s or  w i th  o nl i ne   s tr uc tured  q ue r y   l an gu a ge s   da t ab as e  r e gi s tr y .  3)  Cond uc ted   an   i nte l l i ge n t  de c i s i on - m a k i ng   tec hn i qu e  f or  s el ec ti ng   th e  be s t  pa thf i nd e r   c on c erni ng   m eta l s   a nd   o b s tac l es   di s ta nc es .  4)  S ha p i ng   th e  m eta l s   tha t  are  d ete c te d  b y   t he   propos ed   r ob o ti c   whee l   d ete c tor  ba s ed   on   an   es ti m ate   the   d i m en s i on s   of   the   m eta l   s ha pe   tha t  u nd ergr o un d   or   i n   t he   f l at  g r ou nd   thro ug h   c a l c ul a ti n g  t he   l e ng th   a nd   wi dt h t h e o f  th e  target  m eta l  s ha p e.   Des i gn i n g  th e  i nte grate d  s y s t em   w hi c h  c o ns i s ts   of   a  s i m pl e  r ob o t  pro v i de d   wi th    the   m eta l   de t ec tor  an d  us i n g  B l ue t oo th  t ec hn o l o g y   t o  c om m un i c ate   w i th  i ts   o w n  s of tw are  i ns i de   the   c om pu ter.    In  t he   i nt el l i ge nt   al go r i thm   en d,  t he   r o b ot  c an   de t ec t  th e  o bs tac l es   i n   the   f r on t   of   i ts   pa th,   s o  i f   the r e  i s   a  m ul t i - wa y   i n  th e  na v i ga t i o n  or  s ea r c hi ng   ar ea ,  th e  r ob ot  c an   i d en t i f y     the   be s t  w a y   th at  ha s   th e  l o w es t  ob s tac l es .  A l s o,  w he n  the   r ob ot  de t ec ts   a  pa r ti c ul ar  m eta l ,  b y   an   i nte l l i ge nt  m eth od   t he   r ob ot  wi l l   di s c ov er  the   di m en s i o ns   of   s uc h  m eta l   an d  a na l y s e    the   r es ul ts   to  pres en t  th e  l arges t  area  of   the   ex p os e d  m eta l s .  T he   r ob ot  w i l l   s e nd   the   d ata   t o    the   c om pu ter,  s o  the   s y s te m   w i l l   d i s pl a y   t he   r ec ei v ed   da ta  f r om   the   r ob ot  a nd   a na l y s ed   t he m   i m m ed i ate l y .  T he   s c op e  of   the   d ete c ti o n  of   m eta l s   de p en ds   on   the   s e ns i t i v i t y   of   th e  s en s or  t y p e   us ed .  S o,  i n  th e  prop os ed   de tec t i on   r o bo t i c   v e hi c l e,  t he   m eta l   s en s or  c an   de tec t  f r o m   5  up   to     7  c m   un de r grou nd   f l at  s urf ac e.  T he   s e ns or  us e d  c an   de t ec t  m eta l s   l i k e  a l um i ni um ,  i r on ,  a nd   c op pe r .  T he   prod uc ed   r ob o ti c   i s   tes te d  f or  m ore  tha n  on e  t y p e  of   the   m eta l s ,  an d  the   s e ns e  of    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.