Placement generation and hybrid planning for robotic rearrangement on cluttered surfaces

Hareket ettirilebilen pek çok nesnenin farklı yüzeyler üzerinde yeniden düzenlenmesi zor bir problemdir. Örneğin, servis robotiği bağlamında, nesnelerin bir masadan kalabalık mutfak raflarına taşınması bu tür bir problemdir. Yeniden düzenleme problemi iki alt problemden oluşmaktadır: yerleşim oluşturma ve düzenleme planı oluşturma. İlk olarak, hareket ettirilecek (kalabalık) nesnelerle geometrilerine ve yüzeyin üzerinde bulunan hareket ettirilebilen ve hareket ettirilemeyen (engel) nesneler arasında çarpışmalarla sonuçlanmayacak konumlar ve yönelimler belirlenmelidir. İkinci olarak, nesnelerin hedef durumları belirlendikten sonra, bu hedef durumlara ulaşmak için gerekli eylem planı hesaplanmalıdır. Böyle bir planın hesaplanması güçtür, çünkü sadece yüksek seviye planlama yeterli değildir, aynı zamanda planın her bir adımının çarpışma içermemesini sağlamak için düşük seviyede uygulanabilirlik kontrolü yapılması gereklidir. Bu tezde, farklı şekillere sahip nesneleri ve engellerin dağınık bir yüzey üzerinde yeniden düzenlemesi için genel bir çözüm önermekteyiz. Öncelikle, nesne yerleştirme problemini sezgisel yöntemler ile yönlendirilen iç içe yerel aramalar kullanan birçok kriterli optimazasyon problemi olarak çözmekteyiz. Metodumuzla hesaplanan çözümler yüzey üzerinde halıhazırda var olan nesnelerin hareketlerini en aza indirip çarpışmasızlık kısıtı sağlamaktadır. Bu çözüme dayanarak, optimum ve fiziksel olarak uygulanabilen bir düzenleme planı hesaplamak için, ASP-tabanlı yüksek seviye eylem planlama ile düşük seviye uygulanabilirlik kontrolünü entegre ederek hibrit bir metod önermekteyiz. Hibrit planlama yaklaşımımız, mevcut geometrik düzenleme yaklaşımları ile çözülemeyen, monoton nitelikte olmayan zor planlama problemlerini çözebilmektedir. Önerilen yöntemler hesaplama verimliliği, çözüm kalitesi, başarı oranı ve ölçeklenebilirlik açılarından sistematik olarak değerlendirilmiştir. Ayrıca, bu yöntemlerin yetkinliklerini gösteren birkaç zor test problemi de sunulmuştur. Önerilen yaklaşımların gerçek hayatta uygulanabilirliği bir \textsc{Baxter} robot kullanarak gerçekleştirilen bir fiziksel uygulama ile doğrulanmıştır.