Çoklu robot sistemlerinde robotlar arası haberleşme ve işbirliği kullanılarak arama verimliliğinin artırılması

Abstract

Bu tez çalışmasında çoklu robot sistemleri ile gerçek zamanlı olarak yapılan bir arama görevinde robotlar arası haberleşmenin sistem başarısına olan etkisi benzetimler ve robot uygulamaları yapılarak incelenmiştir. Yapılan ilk çalışmada engellerin bulunmadığı doğrusal bir alan üzerinde robotların iletişim kurabildiği ve kuramadığı iki farklı arama davranışı üzerinde durulmuş ve iletişimin arama başarısına olan etkisi ölçülmüştür. Devam eden çalışmalarda ise daha fazla sayıda robot kullanılarak üzerinde duvarlar ve engeller bulunan daha gerçekçi bir alan içerisinde arama davranışı gerçekleştirilmiş ve arama sırasında her bir robotun yaptığı arama ile ilgili harita bilgisini hafızasında tutması ve gerektiğinde bu bilgiyi iletişim mesafesinde bulunan diğer robotlarla paylaşması sağlanmıştır. Yapılan benzetim ve deneylerde çok robotlu işbirlikli bir arama senaryosunda robotlar arasındaki iletişim mesafesinin robotlar arasındaki işbirliğine ve dolaysıyla da arama başarımlarına olan etkisi ölçülmeye çalışılmıştır. Yapılan diğer bir çalışmada ise robotların sadece yaymış oldukları RF işaret şiddetleri kullanılarak ve başka herhangi bir konumlandırma yöntemi olmaksızın arama yapılacak ortama dağılmaları amaçlanmıştır. Burada dağılma davranışı doğada bakteriler gibi tek hücreli canlıların besin arama davranışlarından esinlenilerek geliştirilmiş bir yöntem olan bakteri beslenme eniyileme yöntemi kullanılarak robotların kendilerini istenilen şekilde konumlandırmaları ile sağlanmıştır.

In this thesis the effects of communication on cooperative robotic search task is studied through both simulations and robotic experiments. Firstly, the benefits of networked communication are investigated by evaluating the results of communicative and non-communicative search by multi robot teams in a directional area without any obstacles. In the continuing studies the robotic search experiments are repeated with more robots and in a more realistic area containing walls and obstacles. During the search each robot is also allowed to keep an occupancy grid based map of the environment containing the information about the cells it has visited and to exchange this information with the other robots within its communication range. The effect of the size of communication range on the performance of the system defined as the time of completion the cooperative search task was investigated through both simulations and experiments. In the later part a robotic dispersion task which is a preliminary work for a robotic search is studied. During the dispersion of the robots any other positioning technique rather than the received radio signal strengths broadcasted from the other robots is not used. The dispersion of the robots is provided by using bacterial foraging algorithm which is an optimization method inspired from the foraging behaviors of mono-cellular microorganisms.