Uzman sistem tabanlı müzayede ile çoklu-robot görev paylaşımı
Multi-robot task allocation by expert system based auctions
Yazar: SAVAŞ ÖZTÜRK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET EMİN KUZUCUOĞLU
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Bilgisayar Sistemleri Eğitimi Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Kumanda Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology

Özet:
Uçak motorları ve tekerleklerine zarar vererek uçuş güvenliğini tehlikeye atan yabancı nesnelerin tespiti ve önlenmesi üzerine yapılan çalışmalar, 2000 yılındaki dramatik Concorde kazasından sonra yoğunlaşarak artmıştır. Günümüzde yabancı nesnelerin pistlerden uzaklaştırılması, havaalanı personelinin tespit edilen cisimleri elle toplaması ile yapılmaktadır. Bu işlem esnasında hava limanı uçuşlara kapatıldığı için bekletmelerden dolayı büyük maddi zararlar oluşmakta ve seferler aksamaktadır. Yabancı nesnelerin güvenli, hızlı ve ekonomik bir yöntemle toplanmasına ihtiyaç vardır. 
Bu tezde, yabancı nesnelerin havaalanı pistlerinden uzaklaştırılması için işbirlikteli mobil robotların kullanılması önerilmektedir. Yabancı nesne radarları tarafından tespit edilen yabancı nesneleri, belirli sayıda robotun topladığı ve pist etrafında yerleştirilmiş belirli istasyonlara bıraktığı bir yaklaşım tasarlanmıştır. Hazır konumda istasyonlarda bekletilen robotlardan hangilerinin görevlendirileceği sıcaklık haritası yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Tespit edilen her yabancı nesne bir görev olarak kabul edilerek, hangi robota hangi görevlerin atanacağını belirlemek için sıralı teklif süreci olarak adlandırılan özgün bir pazar-tabanlı çoklu-robot görev ataması yöntemi geliştirilmiştir. Robotların görevlere teklif vermelerinde, yerine getirmekle yükümlü olduğu diğer görevlerin karakteristiğinin de dikkate alındığı bulanık mantık tabanlı bir teklif kıymetlendirme yöntemi geliştirilmiştir. Teklif kıymetlendirmede en temel girdilerden olan mesafe kestiriminde, kısa sürede net çözüm sunan çizge tabanlı bir yol bulma algoritması geliştirilmiştir. 
Önerilen yaklaşım ile yol bulma, teklif kıymetlendirme ve görev ataması gibi problemlere getirilen özgün çözümler, geliştirilen deneysel benzetim altyapısında, mevcut yöntemlerin geliştirilen benzetimleri ile kıyaslanmıştır. Bu tezde sunulan yaklaşım havaalanlarında hayata geçirildiğinde, uçuş güvenliğini tehlikeye atan yabancı nesnelerin temizliğinin, şu an dünya genelinde kullanılan manüel yönteme kıyasla,  daha hızlı, daha ekonomik ve daha güvenli yapılabileceği değerlendirilmektedir.

Abstract:
The work on detection and prevention of foreign objects endangering aircraft engines and tyres has sharply increased after the dramatic Concorde crash in 2000. At the present time, removing foreign objects from the runways is handled by airport staff by manually picking up and carrying them outside of the runway area. Due to this manual process, airports are closed to flights, resulting in huge economical loss depending on delays.There is a need for safer, faster and cheaper ways of removal of foreign objects. 
Employing coordinated mobile robots for the removal of foreign objects from runways is proposed in this thesis. A setup is built that includes the collection of detected foreign objects by a number of robots from runways to the stations scattered around runways.  Robots remain stationary until they are employed by a pre-process using heat maps based on FOD detections. Assuming each detected foreign object is a task, a novel market-based multi-robot task allocation method, Sequential Auctions Process, is proposed in order to assign tasks to robots. A novel bid valuation method, Fuzzy-Based Bid Valuation, which takes all of the the robot's tasks' characteristics into account, is proposed. For distance estimation, which is one of the main inputs of bid valuation, a graph-based path finding algorithm is developed, which provides a clear solution in a short time. 
The proposed setup and novel solutions for the problems, including path finding, bid valuation and task allocation, are compared with similar methods at the developed experimental simulation framework. When the proposed approach in this thesis comes to life, it is thought that the removal of foreign objects will be done in a faster, cheaper and safer way when compared to manual methods used around the world.