Otonom Mobil Robotlar için Metasezgisel Yöntemler Kullanılarak Yol Planlama Algoritmasının Geliştirilmesi
Tez Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makatronik Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tez Danışmanı: Suat Karakaya
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:
Mobil robotlar için yol planlama, belirli bir hedefe veya göreve ulaşmak amacıyla engellere çarpmadan en uygun rotayı belirleme sürecidir. Bu süreç mobil robotun bir başlangıç noktasından hedef noktaya en az maliyetle ulaşmasını amaçlayan bir optimizasyon problemidir. Yol planlama, metasezgisel algoritmalar kullanılarak gerçekleştirilebilir. Metasezgisel algoritmalar popülasyon tabanlı ve tek çözüm tabanlı olmak üzere ikiye ayrılır. Popülasyon tabanlı algoritmalar kendi içinde sürü tabanlı, fizik tabanlı, evrimsel tabanlı ve insan tabanlı olmak üzere dört farklı alt kategoriye ayrılır. Bu tez kapsamında global yol planlama için üç farklı metasezgisel algoritma kullanılacaktır. Bu metasezgisel algoritmaların performanslarının karşılaştırılması için ızgara tabanlı farklı senaryolar içeren haritalar oluşturulmuştur. Bu haritalar robot çalışmaya başlamadan önce robot tarafından bilinen, haritalanmış (mapped) statik engeller içermektedir. Bu haritalar kullanılarak farklı yol planlama problemlerinde algoritmaların nasıl bir sonuç verdiği gözlemlenmiştir. Gözlemlerin sonucunda, bu algoritmaların performansları oluşturulan farklı haritalarda test edilmiş ve karşılaştırmaları yapılmıştır. Metasezgisel algoritmalar kullanılarak global yol planlama yapıldıktan sonra ortama robot tarafından daha önce bilinmeyen haritalanmamış (unmapped) statik engeller eklenmiştir. Robot bu engellerle karşılaştığında geliştirilen yerel yol planlama algoritmasını çalıştırarak tekrar rotasına dönmektedir. Geliştirilen yerel yol planlama algoritması Parçacık Sürü Optimizasyonu (Particle Swarm Optimization, PSO) temellidir. Robot haritalanmamış bir engelle karşılaştığında geliştirilen pencere yöntemi ile rotasına yeniden bağlanacağı noktayı belirler. Daha sonra PSO algoritması belirli bir bölge içerisine rastgele parçacıklar yerleştirir. Bu parçacıkların maliyet değeri her iterasyonda güncellenir. Robot, algoritma sonunda bulunan en iyi parçacığı kullanarak engelden kaçınır ve rotasına geri döner. Robot rotasında ilerler ve tekrar bir engel ile karşılaşırsa aynı adımları tekrarlayarak hedefine ulaşmaya çalışır.