Karma robotik sistemler için operasyon odaklı sürü yazılımı

Sürü robotiği, doğadan esinlenerek geliştirilen ve birlikte çalışan robotların oluşturduğu bir grup dinamik sistemdir. Bu alanda yapılan çalışmalar, toplu davranışların ve koordinasyonun incelenmesiyle birlikte karar alma süreçlerinin ve iletişiminin nasıl etkili bir şekilde gerçekleştirilebileceğini anlamaya odaklanmaktadır. Sürü robotiği alanında yapılan mevcut çalışmaların özel uygulama alanlarına yönelik geliştirilmesi çoklu operasyonel görevlerde genellenebilir bir algoritmanın oluşmasına engel olmaktadır. Bu durum, özel görevlere yönelik geliştirilen algoritmaların yeni görevlerde tekrar kullanımını olumsuz olarak etkilemektedir. Bu çalışmada, sürü robotik sistemlerin operasyonel görevlerde başarımını sağlayacak ve yeni görevlerde en az değişikliği yaparak kullanılabilecek genellenebilir bir algoritma üzerinde çalışılmıştır. Yapılan çalışmada, konumları bilinen belirli hedefler üzerinde robotların verimli ve etkin bir dağılım yaparak belirli operasyonel hedef sürülerine ulaşması amaçlanmıştır. Çalışmada operasyonel dağılım odaklı bir algoritma üzerinde çalışılmasından kaynaklı olarak robotların batarya kısıtları ve çarpışma durumları ele alınmamıştır. Yapılan çalışmanın ilk aşamasında belirli bir operasyonel sahada mevcut olan hedeflerin yol düzenleri ve maliyetleri dikkate alınarak bölgesel olarak haritalanması işlemini içeren bir haritalama algoritması önerilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında haritalanan bölgelere robotların atanması için kullanılan bölgesel yoğunluk yöntemi önerilmiştir. Çalışmanın üçüncü aşamasında hedeflere atanan ilişki puanını ve hedef matrisini kullanarak bölgeler içerisinde tekli ve çoklu robotların gezintisini modelleyen yerel bölgesel gezme algoritması önerilmiştir. Çalışmanın son aşamasında oluşturulan özgün algoritmaların belirli bir topoloji altında çalışmasını sağlayacak ve sürü yazılımının alt yapısını oluşturacak olan özgün bir topolojik sürü mimarisi önerilmiştir. Yapılan Çalışmanın değerlendirilmesi aşamasında 3 aşamalı bir simülasyon yapılmıştır. Değerlendirme simülasyonlarının ilk aşamasında bölgesel haritalama algoritmasının hedef bölgeleri uygun bir dağılım ve ilişki durumu ile bölgelemesini içeren ve Python programlama dili ile modellenen bir simülasyon çalışması yapılmıştır. Simülasyonların ikinci aşamasında yerel bölgesel gezme algoritmasının haritalaması yapılan bölgeler içerisindeki hedeflerde tek ve çoklu robot atamaları durumundaki performansları içeren ve Python programlama dili ile modellenen bir simülasyon çalışması yapılmıştır. Simülasyonların üçüncü aşamasında Gazebo ve ROS yazılımları kullanılarak algoritmanın gerçek ortama yakın bir simülasyon ortamı üzerinde çalışması test edilmiştir.