Çoklu robot sistemleri için blokzincir tabanlı dağıtık görev paylaşım sistem mimarisinin geliştirilmesi

Çoklu robot uygulamalarında; robot yönetimi, robotlara görev atama, görev takibi, robotlar arası iletişim ve koordinasyon, veri depolama gibi operasyonel süreçler merkezi bir sunucu sistemi üzerinden yürütülmekte ve en kritik kararlar robotlara bırakılmadan bu sunucu tarafından alınmaktadır. Ancak merkezi sistemlerin sunucu bakım zorunluluğu, tüm iletişimin merkezi birim üzerinden yönlendirilmesi, kararların bir merkezden verilmesi, tek arıza noktası riski, olası iletişim sorunlarının (özellikle açık arazideki çoklu robot sistemlerinde karşılaşılan büyük haberleşme problemleri) bütün sistemin işleyişini etkilemesi, robot sayısı arttıkça bant genişliği gereksinimlerinin artması gibi birçok dezavantajı vardır. Bunları aşmak adına, bu tez çalışmasında robotlar arası iletişim için blokzincir tabanlı dağıtık ve merkeziyetsiz bir sistem geliştirilerek bu sistemde çalışan robotlar arasında görev paylaşımı uygulaması gerçekleştirilmiştir. Böylece robotların merkezi sunucu kullanmaksızın bir blokzincir ağı üzerinden doğrudan iletişim kurabildiği dinamik ve dağıtık bir mimari tanıtılmış ve uygulanmıştır. Blokzincir platformu olarak avantajları nedeniyle IBM tarafından geliştirilen Hyperledger Fabric (HLF) kullanılmıştır. Sistemdeki her robot HLF ağında ayrı birer fiziki üye olarak tanımlanmıştır. Merkezi sistemlerde kolaylıkla yapılabilen görev paylaşımını, dağıtık - merkeziyetsiz sistemlerde "ortak karar" niteliğinde optimum düzeyde yapmak çok büyük bir problemdir. Tez çalışmasında geliştirilen mimari ile robotlar bir "maliyet fonksiyonu" kullanarak kendileri için en uygun maliyetli görevleri seçerken; aynı zamanda ağdaki iletişim yükü de optimum seviyede tutulmaktadır. HLF ağındaki üye robotlar görev paylaşımı konusunda uzlaştıktan sonra görev verileri soket bağlantısı üzerinden robotlarda koşturulan ROS'a iletilir. Ağdaki görev paylaşım süreci; yalnızca o esnada "meşgul olmayan" robotların dahil edileceği şekilde yapılandırılmış, bu sayede "meşgul" robotların süreci etkilemesi önlenmiştir. Gerçek robotlar ve simülasyonda yapılan deneylerde önerilen sistemin tüm koşullar için optimum görev tahsisini gerçekleştirdiği görülmüştür. Bu tez çalışmasının literatüre yenilikçi katkılar sunarak, merkezi yaklaşıma güçlü bir alternatif oluşturulmasında ilham verebileceği öngörülmektedir. Geliştirilen sistem, tüm otonom sistemlere uyarlanabilir olup; hem endüstriyel hem de askeri uygulamalarda yüksek potansiyele sahiptir.