Sürü robotiğinde yol planlama yaklaşımının incelenmesi
Investigation of road planning appoach in swarm robotics
Yazar: MÜSEMMA ALTINDAŞ
Danışman: DOÇ. DR. LEVENT GÖKREM
Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında sürü robotiğinde yol planlama davranışı için ve üç farklı algoritma ile karşılaştırma yapılmıştır. Sürü robotlarının belirlenen arenalarda başlangıç konumdan hedef konuma ulaşabilmeleri için yol planlama yaklaşımı önerilmiştir. Ayrıca yol planlama sürecinde sürü robotlarının engelden kaçınmasını sağlayacak algoritmalar geliştirilmiştir. Geliştirilen yol planlama yaklaşımını ölçeklenebilirlik ve esneklik açısından değerlendirmek ve performanslarını ölçmek için, VFH, RRT ve PRM algoritmaları ile farklı robot sayılarıyla ve farklı ileriye bakma mesafelerine göre üç farklı engelli arenalarda sistematik simülasyonlar uygulanmıştır. Geliştirilen algoritmalar ile her bir sürü robotu, üç farklı arenalarda hedef konuma ulaşmak için takip edilecek yola olan ileriye bakma mesafesine bağlı olarak organize bir şekilde sürü davranışı sergilenmektedir. Geliştirilen VFH-Pure Pursuit tabanlı iş birliği algoritması, sürü robotları engellerden ve robotlardan çarpışmadan kaçınmak için engel veya robotların olmadığı yöne VFH yöntemi ile yönlendirilir. Engel ve robotlara rastlanmadığı zaman önceden belirlenmiş yolu Pure Pursuit ile takip eder. RRT-Pure Pursuit tabanlı iş birliğine dayalı algoritmada ve PRM- Pure Pursuit tabanlı iş birliğine dayalı algoritmalarda arenalarda önceden belirlenmiş başlangıç ve hedef konum arasında engelsiz bir yol oluşturulur. Oluşturulan yolun, Pure Pusuit algoritması ile takip edilmesi amaçlanmıştır. Yol planlama ve engellerden kaçınma yaklaşımının performansını ölçmek ve karşılaştırmak için literatürde kullanılan dört farklı ölçüt kullanılmıştır. Karşılaşmalar sonucunda, sürü robotları için PRM-Pure Pursuit tabanlı iş birliğine dayalı engelden kaçınma ve yol planlama yaklaşımı diğer algoritmalara göre daha başarılı olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this thesis, a comparison was made with three different algorithms for path planning and obstacle avoidance behavior in swarm robotics. A path planning approach has been proposed so that the swarm robots can reach the target location from the starting location in the determined arenas. In addition, algorithms have been developed to enable herd robots to avoid obstacles in the path planning process. In order to evaluate the developed path planning approach in terms of scalability and flexibility and to measure its performance, systematic simulations were applied with VFH, RRT and PRM algorithms in three different obstacle arenas with different robot numbers and different looking distances. With the developed algorithms, each swarm robot exhibits swarm behavior in three different arenas in an organized manner depending on the distance to look forward to the path to be followed to reach the target location. The developed VFH-Pure Pursuit-based collaboration algorithm directs the swarm robots to the direction where there are no obstacles or robots with the VFH method to avoid obstacles and collisions with robots.When obstacles and robots are not encountered, it follows the predetermined path with Pure Pursuit. In the RRT-Pure Pursuit-based collaborative algorithm and the PRM-Pure Pursuit-based collaborative algorithms, an unobstructed path is created in the arenas between the predetermined starting and target location.The path created is intended to be followed with the Pure Pursuit algorithm. Four different criteria used in the literature were used to measure and compare the performance of the path planning and obstacle avoidance approach. As a result of the encounters, it was seen that the PRM-Pure Pursuit-based collaborative obstacle avoidance and path planning approach for swarm robots was more successful than other algorithms.