Meyve hasadına yardımcı yapay zeka tabanlı bir otonom araç tasarımı

Abstract

Bu tez çalışmasında, meyve hasadına yardımcı olmak amacıyla bir otonom tarım aracı tasarlanmış, prototipi imal edilmiş ve farklı zemin türlerinde performansı değerlendirilmiştir. Yazılım geliştirme süreci, Robot İşletim Sistemi (ROS) altyapısı kullanılarak gerçekleştirilmiş, aracın çevresel algılama, haritalama ve rota planlama süreçlerini etkin bir şekilde yürütebilmesi için çeşitli bileşenler entegre edilmiştir. Çevre haritalaması ve engel algılama amacıyla LİDAR sensörü, aracın ivme ve yön bilgilerini sağlamak için IMU ile hız ve konum bilgilerini elde etmek amacıyla tekerlek enkoderlerinden alınan odometri verisi kullanılmıştır. Daha hassas konum tahmini sağlamak için Genişletilmiş Kalman Filtresi ve Eş Zamanlı Konumlandırma ve Haritalama (SLAM) entegre edilmiştir. Mevcut bir harita üzerinde aracın konumunu belirlemek amacıyla ise LİDAR ve odometri verilerini kullanan Adaptif Monte Carlo Lokalizasyon algoritması tercih edilmiştir. Rota planlamasında, küresel yol planlayıcı olarak A* algoritması kullanılmıştır. Yerel yol planlamada ise Dinamik Pencere Yaklaşımı algoritması kullanılarak aracın çevredeki engellerden güvenle kaçınması sağlanmıştır. Otonom taşıma aracının denemeleri, beton, asfalt, çim, ince işlenmiş toprak ve kaba işlenmiş toprak zeminlerde yapılmıştır. Tarımsal araçların dar alanlarda manevra yapabilme yeteneğinin performans üzerindeki etkisi göz önünde bulundurularak, manevra kabiliyetini değerlendirmek için dönüş yarıçapları ölçülmüştür. Bu kapsamda, 90° sağa ve sola dönüşlerde 60,0 cm ve 62,5 cm, 180° dönüşlerde ise 125,0 cm dönüş yarıçapları belirlenmiştir. Otonom araç, 200 kg yük ile 0,3 m/s hızda hareket ederken 5,39 cm sapma ile beton zemin üzerinde en başarılı rota takip performansını göstermiş ve bu yükü emniyetle taşımıştır.