Statik ve dinamik ortamlar için slam ve navigasyon algoritmalarının ROS ve ROS 2'de karşılaştırmalı analizi
Comparative analysis of slam and navigation algorithms for static and dynamic environments in ROS and ROS 2
Yazar: RAGHAD MANDO
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPASLAN BURAK İNNER
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Endüstriyel robotlar = Industrial robots ; Hareketli robotlar = Mobile robots ; Robot yönlendirme = Robot navigation

Özet:
Teknolojik gelişmelere bağlı olarak yaptıkları görevler ve sundukları hizmetler nedeniyle mobil robotlara olan ihtiyaç artmıştır. Şirketler, endüstriler, hastaneler, kurumlar, tarım ve evler gibi farklı sektörlerde hizmetleri ve günlük faaliyetleri iyileştirmek için otonom mobil robotların kullanımı her geçen gün artıyor. Mobil robotlara olan talebin artması ve uygulama alanlarının çok farklı olması nedeniyle mobil robotların navigasyon algoritmalarının performanslarını iyileştirmeye yönelik çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır.
Mobil robot navigasyonunun temel amacı, mobil robotların kafa karıştırıcı ortamlarda başlangıç konumundan hedef konuma kadar güvenli bir şekilde gezinmesidir. Güvenli yolu izleyerek ve engellerden kaçınarak en uygun rotayı planlamaya devam etmek gerekiyor. Global yol planlayıcı mevcut bir harita üzerinde yol planlaması yapar ve bu yol takip edilirken yerel yol planlayıcı engellerden kaçınmak için yol planlamasını yapar ve bu yolun buna göre hareket edilmesini sağlar.
Bu çalışmanın temel amacı, sanal diferansiyel tahrikli bir robotun planlanan yolu ve katedilen yolu kapsayan yol planlamasını karşılaştırmaktır.
Turtlebot3, sabit ve dinamik engellerle küçük bir ev ortamında otonom olarak yönlendirildi.
En uygun SLAM algoritmasının seçilmesi, nihai haritanın sonucuna dayandığı için kritik öneme sahiptir. SLAM Toolbox, G-mapping, Hector SLAM ve Karto-SLAM metodolojilerinin özel bir ortamda gerçek dünya testleri yoluyla karşılaştırılmasının tartışılması, SLAM algoritmalarının çıktı haritalarının, avantajlarının ve dezavantajlarının bir tartışmasının sunulması yapılmıştır.
ROS 2 dağıtımıyla sunulan Nav2Stack'in ROS 1 dağıtımı içindeki NavStack'e kıyasla farklılıklarını, zayıflıklarını ve güçlü yanlarını bulmak ve Nav2Stack'te nelerin iyileştirildiğini göstermek için büyük bir fabrika ortamında deneyler yapıldı.

Abstract:
Depending on technological developments, the need for mobile robots has increased due to the tasks they perform and the services they provide. The use of autonomous mobile robots is increasing day by day to improve services and daily activities in different sectors such as companies, industries, hospitals, institutions, agriculture and homes. Due to the increasing demand for mobile robots and the fact that their application areas are very different, studies are needed to improve the performance of navigation algorithms of mobile robots. 
The main purpose of mobile robot navigation is the safe navigation of mobile robots from the starting position to the target position in confusing environments. It is necessary to continue to plan the most appropriate route by following the safe path and avoiding obstacles. The global road planner makes path planning on an existing map, and while this road is followed, the local road planner makes the road planning to avoid obstacles and ensures that this road is acted accordingly.
The main purpose of this study is to compare the path planning of a virtual differential drive robot covering the planned path and the travelled path.
Turtlebot3 was autonomously navigated in a small house environment with fixed and dynamic obstacles.
Choosing the most suitable SLAM algorithm is critical as it is based on the result of the final map. Discussing the comparison of SLAM Toolbox, G-mapping, Hector SLAM and Karto-SLAM methodologies through real-world testing in a dedicated environment has been done, presenting a discussion of output maps of SLAM algorithms, advantages and disadvantages
Experiments were conducted in a large factory environment to find the differences, weaknesses and strengths of Nav2Stack delivered with the ROS 2 distribution compared to NavStack within the ROS 1 distribution and to show what is improved in Nav2Stack.