Otonom araçlar için yol bulma probleminin genetik algoritmalar ve FPGA ile çözümü ve gerçekleştirilmesi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2013

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Adem Tuncer

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): MEHMET YILDIRIM

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez çalışmasında, otonom bir gezgin robot için yol bulma problemi Genetik Algoritmalar (GA) kullanılarak çözüldü. GA ile yol bulma problemine ilişkin yeni bir mutasyon operatörü geliştirildi ve bu yeni mutasyon operatörü ile daha önce literatürde sunulmuş olan farklı mutasyon operatörleri karşılaştırıldı. Karşılaştırmalar sonucunda yeni mutasyon operatörünün daha başarılı performans sergilediği sonucuna varıldı. GA ile yol bulma algoritması Pioneer 3-DX gezgin robot üzerinde denendi. Robot ile haberleşmede Matlab programı kullanıldı. Görüntü almak amacıyla, laboratuvar tavanına bir kamera yerleştirilerek lokalizasyon gerçekleştirildi, robotun ortamdaki engelleri ve kendi konumunu belirleyebilmesi sağlandı. Böylece, lokalizasyon ve yol bulma işlemleri bütünleşik bir sistem olarak gerçek laboratuvar ortamında denendi. Bir bilgisayar üzerinde çalıştırılan GA, daha sonra Sahada Programlanabilir Kapı Dizisi (Field Programmable Gate Array, FPGA) üzerinde donanımsal olarak gerçekleştirildi. GA önce yarı yazılımsal yarı donanımsal bir şekilde hibrit olarak daha sonra tamamı donanımsal olarak tasarlandı. Hibrit yapıdaki GA?nın, sadece amaç fonksiyon hesaplayan bölümü donanımsal Intellectual Property Core (IP çekirdek) ile, diğer operatörleri de Microblaze adı verilen yazılımsal işlemci üzerinde çalışacak şekilde tasarlandı ve performans katkısı incelendi. Daha sonra da, sistem tamamen IP çekirdek ile donanımsal olarak gerçekleştirildi ve performans katkısı incelendi. Kameradan görüntü alıp işleyerek harita oluşturan, GA ile yol bulan, robot ile haberleşen, robotun GA ile bulunan bir yol bilgisine göre veya kullanıcı tarafından belirlenen bir yol koordinatlarına göre ilerleyebilmesini sağlayan Matlab-GUI tabanlı bir arayüz yazıldı. Tez çalışması kapsamında sistemin tamamı gerçek bir laboratuvar ortamında uygulandı, böylece çalışmanın sadece benzetim ortamında kalmayıp, gerçek dünyada uygulanabilirliği gösterildi.