Endüstriyel otonom mobil robot süpürge için tam kapsama yol planlama algoritması geliştirilmesi
Algorithm development for complete coverage path planning in autonomous industrial cleaning robots
- Tez No: 934509
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPASLAN BURAK İNNER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Bu tez çalışması, endüstriyel otonom mobil robot süpürgeler için tam kapsama yol planlama algoritması geliştirmeyi amaçlamaktadır. Çalışma, endüstriyel alanlarda enerji verimliliğini artırmaya odaklanırken, robotun belirlenen alanları tam olarak kaplayacak şekilde optimum hareket güzergâhını oluşturmayı hedeflemektedir. Geliştirilen algoritmanın performansı, simülasyon ortamı, firmanın test atölyesi ve endüstriyel fabrika ortamında yapılan kapsamlı deneylerle değerlendirilmiştir. Önerilen yöntem, hücresel ayrıştırma ve boustrophedon-temelli bir hibrit yapı kullanarak, alanın geometrik özelliklerine uygun bir yol planlama stratejisi sunmaktadır. Algoritma, robotun navigasyon yeteneklerini ROS 2 platformu üzerinde tümleştirerek, engel tespiti ve karmaşık ortamlarda hareket planlaması yapabilmektedir. Endüstriyel ortamlarda sıklıkla karşılaşılan dar geçitler, yoğun engel bölgeleri ve geniş açık alanlar gibi zorluklara çözüm getirecek şekilde tasarlanmıştır. Çalışma kapsamında altı farklı kapsama yol planlama yöntemi (Izgara Tabanlı Gezgin Satıcı Problemi, Boustrophedon, Sinir Ağları, Enerji Fonksiyonel, Ortalama Kayma Kümeleme ve önerilen yöntem) üç farklı ortamda (simülasyon, Birfen atölyesi ve fabrika) test edilerek kapsamlı bir karşılaştırmalı analiz sunulmuştur. Deneysel sonuçlar, önerilen algoritmanın kapsama yüzdesi, dönüş sayısı, seyahat mesafesi ve hesaplama süresi gibi kritik performans metrikleri açısından mevcut yöntemlere kıyasla üstünlük sağladığını göstermiştir. Simülasyon ortamında %98,3, atölye ortamında %95,4 ve fabrika ortamında %94,7 kapsama oranı elde edilmiştir. Algoritmanın enerji verimliliğini artırmak için dönüş sayısını minimize etme özelliği, özellikle endüstriyel temizlik uygulamaları için önemli bir avantaj sunmaktadır. Bu çalışma, endüstriyel mobil robot süpürgelerin tam kapsama yol planlama problemine yönelik etkin bir çözüm sunarak, endüstriyel otomasyon ve robotik alanına önemli bir katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to develop a complete coverage path planning algorithm for industrial autonomous mobile cleaning robots. The study focuses on enhancing energy efficiency in industrial environments while creating an optimal movement path that ensures the robot completely covers designated areas. The performance of the developed algorithm has been evaluated through comprehensive experiments conducted in simulation environments, test workshops, and industrial factory settings. The proposed method presents a path planning strategy adapted to the geometric characteristics of the area, using a hybrid structure based on cellular decomposition and boustrophedon approaches. The algorithm integrates the robot's navigation capabilities on the ROS 2 platform, enabling obstacle detection and motion planning in complex environments. It is designed to address challenges frequently encountered in industrial settings such as narrow passages, densely populated obstacle regions, and large open spaces. This study provides a comprehensive comparative analysis by testing six different coverage path planning methods (Grid-Based Traveling Salesman Problem, Boustrophedon, Neural Networks, Energy Functional, Mean Shift Clustering, and the proposed method) across three different environments (simulation, Birfen atelier, and factory). Experimental results demonstrate that the proposed algorithm outperforms existing methods in terms of critical performance metrics including coverage percentage, number of turns, travel distance, and computation time. Coverage rates of 98.3% in simulation environments, 95.4% in workshop settings, and 94.7% in factory environments were achieved. The algorithm's ability to minimize the number of turns to improve energy efficiency presents a significant advantage, particularly for industrial cleaning applications. This study makes a significant contribution to the field of industrial automation and robotics by providing an effective solution to the complete coverage path planning problem for industrial mobile cleaning robots.
Benzer Tezler
- Effects of user experience of smart artifacts on perceived smartness
Akıllı ürünlerin kullanıcı deneyiminin algılanan akıllılık üzerine etkileri
GİZEM ÇELEBİ
Doktora
İngilizce
2025
Endüstri Ürünleri Tasarımıİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA PINAR ÖZEMİR
- İnsan - endüstriyel mobil robot etkileşiminde yeni bir yaklaşım: derin öğrenme tabanlı kriter tespit ve analizi ile güvenlik önlem boyutu belirleme
In human - industrial mobile robot interaction a new approach: safety measure size determination with deep learning based criteria detection and analysis
TARIK ASLAN
Doktora
Türkçe
2023
Mühendislik Bilimleriİstanbul Gedik Üniversitesiİş Sağlığı ve Güvenliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA YAĞIMLI
- Otonom mobil depo robotunun mekatronik sistem tasarımı
Mechatronic system design of the autonomous warehouse mobile robot
CAN ÖZBARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Gedik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAVAŞ DİLİBAL
- İç mekanlarda otonom bir şekilde hareket edebilen bir mobil robotun tasarım, imalat ve kontrolü
Design and control of an indoor autonomous mobile robot
SUAT KARAKAYA
Doktora
Türkçe
2019
Mekatronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN OCAK
- Klasik yol planlama algoritmalarının senteziyle oluşturulan dairesel düğüm algoritmasının otonom mobil robot üzerinde uygulanması
Application of the circular node algorithm created by the synthesis of classical path planning algorithms on an autonomous mobile robot
ANIL GÖKHAN GÖKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMİH SEZER