Çoklu robot sistemleri için blokzincir tabanlı dağıtık görev paylaşım sistem mimarisinin geliştirilmesi
Development of blockchain oriented distributed task sharing system architecture for multi robot systems
- Tez No: 935896
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ADNAN FATİH KOCAMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İnönü Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 140
Özet
Çoklu robot uygulamalarında; robot yönetimi, robotlara görev atama, görev takibi, robotlar arası iletişim ve koordinasyon, veri depolama gibi operasyonel süreçler merkezi bir sunucu sistemi üzerinden yürütülmekte ve en kritik kararlar robotlara bırakılmadan bu sunucu tarafından alınmaktadır. Ancak merkezi sistemlerin sunucu bakım zorunluluğu, tüm iletişimin merkezi birim üzerinden yönlendirilmesi, kararların bir merkezden verilmesi, tek arıza noktası riski, olası iletişim sorunlarının (özellikle açık arazideki çoklu robot sistemlerinde karşılaşılan büyük haberleşme problemleri) bütün sistemin işleyişini etkilemesi, robot sayısı arttıkça bant genişliği gereksinimlerinin artması gibi birçok dezavantajı vardır. Bunları aşmak adına, bu tez çalışmasında robotlar arası iletişim için blokzincir tabanlı dağıtık ve merkeziyetsiz bir sistem geliştirilerek bu sistemde çalışan robotlar arasında görev paylaşımı uygulaması gerçekleştirilmiştir. Böylece robotların merkezi sunucu kullanmaksızın bir blokzincir ağı üzerinden doğrudan iletişim kurabildiği dinamik ve dağıtık bir mimari tanıtılmış ve uygulanmıştır. Blokzincir platformu olarak avantajları nedeniyle IBM tarafından geliştirilen Hyperledger Fabric (HLF) kullanılmıştır. Sistemdeki her robot HLF ağında ayrı birer fiziki üye olarak tanımlanmıştır. Merkezi sistemlerde kolaylıkla yapılabilen görev paylaşımını, dağıtık - merkeziyetsiz sistemlerde“ortak karar”niteliğinde optimum düzeyde yapmak çok büyük bir problemdir. Tez çalışmasında geliştirilen mimari ile robotlar bir“maliyet fonksiyonu”kullanarak kendileri için en uygun maliyetli görevleri seçerken; aynı zamanda ağdaki iletişim yükü de optimum seviyede tutulmaktadır. HLF ağındaki üye robotlar görev paylaşımı konusunda uzlaştıktan sonra görev verileri soket bağlantısı üzerinden robotlarda koşturulan ROS'a iletilir. Ağdaki görev paylaşım süreci; yalnızca o esnada“meşgul olmayan”robotların dahil edileceği şekilde yapılandırılmış, bu sayede“meşgul”robotların süreci etkilemesi önlenmiştir. Gerçek robotlar ve simülasyonda yapılan deneylerde önerilen sistemin tüm koşullar için optimum görev tahsisini gerçekleştirdiği görülmüştür. Bu tez çalışmasının literatüre yenilikçi katkılar sunarak, merkezi yaklaşıma güçlü bir alternatif oluşturulmasında ilham verebileceği öngörülmektedir. Geliştirilen sistem, tüm otonom sistemlere uyarlanabilir olup; hem endüstriyel hem de askeri uygulamalarda yüksek potansiyele sahiptir.
Özet (Çeviri)
In multi-robot applications; operational processes such as robot management, task assignment to robots, task tracking, communication and coordination between robots, data storage are carried out through a central server system and the most critical decisions are made by this server without leaving them up to robots. However, centralized systems have several disadvantages such as the necessity of server maintenance, routing all communication through the central unit, making decisions from a center, the risk of a single point of failure, possible communication problems (especially major communication problems encountered in multi-robot systems in open terrain) affecting the functioning of the whole system, and increasing bandwidth requirements as the number of robots increases. In this thesis, a blockchain-powered distributed and decentralized system for inter-robot communication is developed and a task sharing application is implemented between robots working in this system in order to overcome these disadvantages. Thus, a dynamic and distributed architecture is introduced and implemented in which robots can communicate directly over a blockchain network without using a centralised server. Hyperledger Fabric (HLF) developed by IBM is used as the blockchain platform due to its advantages. Each robot in the system is defined as a separate physical peer node in the HLF network. Making task sharing, which can be easily done in centralized systems, to achieve an optimum level of“joint decision”is a major problem in distributed and decentralized systems. With the architecture developed in this thesis, robots use a“cost function”to select the most cost-effective tasks for themselves, while at the same time keeping the communication load in the network at an optimum level. After peer robots in the HLF network reach consenus on the task allocation, task data is transmitted to the ROS running on the robots via a socket connection. The task allocation process in the network is structured in such a way that only robots that are not“busy”at the time are included, thus preventing“busy”robots from affecting the process. Experiments conducted with real robots and in simulation show that the proposed system performs optimal task allocation for all conditions. It is envisaged that this thesis work can inspire the creation of a strong alternative to the centralized approach by introducing innovative contributions to the literature. The developed system is adaptable to all autonomous systems and has high potential in both industrial and military applications.
Benzer Tezler
- Design and realization of localization algorithms for multi-robot systems
Çoklu robot sistemleri için lokalizasyon algoritması tasarımı ve gerçekleştirilmesi
KADER MONHAMADY KABORE
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAbdullah Gül ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAMET GÜLER
- A novel coordination framework for multi-robot systems
Çoklu robot sistemleri için orijinal bir koordinasyon yapısı
MOHAMMED TALEB ZAMZAM
- Çoklu gezgin robot sistemleri için güvenirlik tabanlı rota planlama
Reliability-based route planning for multi mobile robot systems
UĞUR YAYAN
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET YAZICI
- Çoklu robot s?stemler?nde d?nam?k zamansal planlama
Dynamic temporal planning for multirobot systems
CELAL UĞUR USUĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SANEM SARIEL TALAY
- Çoklu mobil robot sistemleri için metasezgisel ve derin öğrenme tabanlı yol planlama optimizasyonu
Metaheuristic and deep learning based path planning optimization for multiple mobile robot systems
MUSTAFA YUSUF YILDIRIM
Doktora
Türkçe
2025
Mekatronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RÜŞTÜ AKAY