Bina içi lojistik faaliyetler için bulut tabanlı otonom robot yönetimi
Cloud-based autonomous robot management for indoor logistics activities
Yazar: FATİH OKUMUŞ
Danışman: DOÇ. DR. ADNAN FATİH KOCAMAZ
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Endüstriyel üretim sahalarında, süreçlerin otonom olarak yürütülmesine dayanan dördüncü sanayi devrimi için yakın zamanda "Endüstri 4.0" başlığı altında bir dijitalleşme süreci başladı. Bu süreç ile birlikte, iç içe geçmiş ve uyum içinde çalışan fiziksel ve dijital etmenleri kontrol altına alan ve izleyen siber fiziksel sistemlere olan ilgi kayda değer bir şekilde artmaktadır. Bina içinde sorunsuz ve sürekli malzeme-ürün akışı, üretim odaklı siber fiziksel sistemlere sahip işletmeler için hayati önem taşır. Bu durumda, lojistik faaliyetlerin esnek, güvenilir, hesaplanabilir ve izlenebilir olması için otonom lojistik sistemler ön plana çıkmaktadır. Bina içi otonom lojistikte, ürünleri taşımak için, sağladığı avantajlar ve kullanım kolaylığı sebebiyle, endüstriyel mobil lojistik robotu olan AGV'ler sıklıkla kullanılır. Bazı işletmelerde eş zamanlı çoklu taşımacılık gerektiği için çoklu AGV'lerin işbirliği içinde kullanımı ihtiyacı doğmaktadır. Çoklu mobil robotlarla işbirliği içinde otonom taşımacılık yapmak için şu temel problemlerin çözülmesi gerekmektedir: 1) Haritalama ve konumlama, 2) Optimum yol planlama, 3) Çoklu robot görev dağılımı, 4) Gerçek zamanlı navigasyon, 5) Çarpışmadan kaçınma. Bu temel problemler için üretilen çözüm yöntemlerindeki yaklaşımlar lojistik kalitesini doğrudan etkilemektedir.
Tez çalışması kapsamında, endüstriyel işletmelerdeki bina içi lojistik faaliyetlerin yürütülmesi amacıyla bulut tabanlı otonom çoklu robot yönetim sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen sistemde, haritalama, yol planlaması, çoklu robot işbirliği ve konum takibi işlemleri bulut sunucu tarafında yer almaktadır. Konumlama sistemi ve optimum yol planı üzerindeki gerçek zamanlı navigasyon ise, robot üzerinde koşturulan kontrol sistemiyle gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması, Çalık Denim A.Ş. bünyesindeki kumaş terbiye işletmesinin bina içi lojistik faaliyetlerinde kullanılmak üzere, ilgili kuruluşun Ar-Ge Merkezi ve İnönü Üniversitesi BAP biriminin işbirliğinde gerçekleştirilen ÜSİP projesi ile desteklenmiştir. Geliştirilen bulut tabanlı otonom çoklu robot yönetim sistemi, benzer süreçlere sahip endüstrilere kolayca uygulanabilecek bir alt yapıya sahiptir. Yapılan bu çalışma, bina içi lojistik süreçlerini güçlendirmek ve tedarik zincirini otonom sistemlerle iyileştirmek isteyen işletmelerin yanı sıra konu üzerinde akademik çalışma yapan araştırmacılar için de aydınlatıcı ve yol gösterici niteliktedir.

Abstract:
For the fourth industrial revolution based on the autonomous execution of processes in industrial production areas, a digitalization process has recently started under the title of "Industry 4.0". With this process, interest in cyber-physical systems that control and monitor intertwined and harmonious physical and digital factors is increasing significantly. Indoor material-product transportation, which is smooth and continuous, is vital for businesses with production-oriented cyber-physical systems. In this case, autonomous logistics systems come to the fore in order to make indoor logistics activities flexible, reliable, calculable and traceable. In indoor autonomous logistics, AGVs, which are industrial mobile logistics robots, are frequently used to transport products because of their advantages and ease of use. Since simultaneous multiple transportation is required in some enterprises, there is a need to use multiple AGVs in cooperation. In order to perform autonomous transportation in cooperation with multiple mobile robots, the following basic problems need to be solved: 1) Mapping and positioning, 2) Optimum path planning, 3) Multi-robot task allocation, 4) Real-time navigation, 5) Collision avoidance. The approaches in the solution methods produced for these basic problems directly affect the logistics quality.
Within the scope of the thesis, a cloud-based autonomous multi-robot management system has been developed for indoor logistics in industrial enterprises. In the developed system, mapping, path planning, multi-robot collaboration and position tracking processes are located on the cloud server-side. The positioning system and real-time navigation on the optimum path plan are carried out by the control system on the robot. The thesis study was supported by the ÜSİP project, carried out in cooperation with Çalık Denim A.Ş. and İnönü University BAP unit, to be used in indoor logistics activities of fabric finishing businesses. The developed cloud-based autonomous multi-robot management system has an infrastructure that can be easily applied to industries with similar processes. This study has enlightening and guiding characteristics for researchers who conduct academic studies on the subject, as well as enterprises that want to strengthen their indoor logistics processes and improve their supply chain with autonomous systems.