Park alanları için atıkları sınıflandıran ve toplayan robot tasarımı
Design of a waste classification and collection robot for park areas
- Tez No: 1017389
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİME ERGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Akıllı teknoloji, Atık toplama, Atık yönetimi, Görüntü işleme, Robot kolu, Robot tasarımı, Sınıflandırma, Yapay zeka, Smart technology, Waste collection, Waste management, Image processing, Robot arm, Robot design, Classification, Artificial intelligence
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Necmettin Erbakan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, park alanları gibi açık kamusal alanlarda bulunan atıkların algılanması, sınıflandırılması ve toplanması amacıyla hibrit yapıda bir mobil robot sistemi tasarlanmış ve prototip düzeyinde geliştirilmiştir. Artan şehirleşme, kamusal alan kullanım yoğunluğu ve çevresel temizlik ihtiyacı dikkate alındığında, geleneksel temizlik yöntemlerinin insan gücü, zaman ve maliyet açısından çeşitli sınırlılıklara sahip olduğu görülmektedir. Bu doğrultuda çalışma, yapay zekâ destekli görüntü işleme, robotik hareket sistemi ve çok modlu atık toplama mekanizmalarını bir araya getirerek park alanları için işlevsel bir temizlik robotu geliştirmeyi amaçlamaktadır. Geliştirilen robot sistemi iki temel atık toplama yöntemi üzerine kurgulanmıştır. Küçük boyutlu ve dağınık atıkların toplanması için robotun alt kısmına döner fırça ve vakum sistemi entegre edilmiştir. Daha büyük hacimli atıkların toplanması amacıyla ise robot üzerine beş serbestlik derecesine sahip bir robot kol yerleştirilmiştir. Robotun hareket sistemi dört adet redüktörlü DC motor ve arazi tipi tekerleklerden oluşturulmuş, motorların kontrolü uygun sürücü devreleri aracılığıyla sağlanmıştır. Sistem mimarisinde Raspberry Pi 4 ana kontrol birimi olarak kullanılmış; motorlar, servo motorlar, vakum ve fırça mekanizmalarının yönetimi bu birim üzerinden gerçekleştirilmiştir. Görüntü işleme ve nesne tespiti işlemleri için Raspberry Pi 5 ve Hailo-8L yapay zekâ hızlandırıcı kartından yararlanılmıştır. Atıkların tespiti ve sınıflandırılması için YOLOv8 tabanlı nesne algılama modeli kullanılmıştır. Model eğitiminde TACO veri seti temel alınmış, veri setindeki atık sınıfları çalışmanın amacına uygun olarak plastik, metal, kâğıt/karton ve diğer olmak üzere dört ana sınıfa indirgenmiştir. Veri artırma işlemleri sonucunda toplam görüntü sayısı 8492'ye ulaşmıştır. Eğitilen modelin başarımı, kamusal park alanlarında karşılaşılabilecek dış ortam koşullarını temsil eden test veri seti üzerinde değerlendirilmiştir. Test sonuçlarına göre modelin Precision değeri 0.744, Recall değeri 0.545 ve mAP50 değeri 0.600 olarak elde edilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda geliştirilen robotun, farklı boyut ve türlerdeki atıkların toplanmasına yönelik temel işlevleri yerine getirebildiği görülmüştür. Vakum ve fırça sistemi küçük ve hafif atıkların temizlenmesinde, robot kol ise daha büyük atıkların kavranarak hazneye aktarılmasında kullanılabilir bir yapı sunmuştur. Sonuç olarak geliştirilen sistem, park alanlarında çevresel temizlik süreçlerinin desteklenmesi, insan müdahalesinin azaltılması ve akıllı şehir uygulamalarına uyarlanabilir modüler bir robotik platform oluşturulması açısından önemli bir potansiyel taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a hybrid mobile robot system was designed and developed at the prototype level for the detection, classification, and collection of waste in open public areas such as parks. Considering increasing urbanization, the intensive use of public spaces, and the growing need for environmental cleanliness, conventional cleaning methods have various limitations in terms of labor, time, and cost. Accordingly, this study aims to develop a functional cleaning robot for park areas by integrating artificial intelligence-supported image processing, robotic mobility, and multi-mode waste collection mechanisms. The developed robot system is based on two main waste collection methods. A rotating brush and vacuum system were integrated into the lower part of the robot to collect small and scattered waste materials. In addition, a robotic arm with five degrees of freedom was mounted on the robot to collect larger waste objects. The mobility system of the robot consists of four geared DC motors and off-road wheels, while motor control is provided through suitable driver circuits. In the system architecture, Raspberry Pi 4 was used as the main control unit, responsible for controlling the motors, servo motors, vacuum system, and brush mechanism. Raspberry Pi 5 and the Hailo-8L artificial intelligence accelerator card were used for image processing and object detection tasks. A YOLOv8-based object detection model was used for the detection and classification of waste materials. The TACO dataset was used as the basis for model training, and the waste categories in the dataset were reorganized into four main classes in accordance with the aim of the study: plastic, metal, paper/cardboard, and other. As a result of the data augmentation procedures, the total number of images reached 8,492. The performance of the trained model was evaluated on a test dataset representing outdoor environmental conditions that may be encountered in public park areas. According to the test results, the model achieved a Precision value of 0.744, a Recall value of 0.545, and an mAP50 value of 0.600. The experimental results showed that the developed robot was able to perform its basic functions for collecting waste of different sizes and types. The vacuum and brush system provided a functional solution for cleaning small and lightweight waste materials, while the robotic arm enabled larger waste objects to be grasped and transferred into the collection container. As a result, the developed system has significant potential for supporting environmental cleaning processes in park areas, reducing human intervention, and providing a modular robotic platform adaptable to smart city applications.
Benzer Tezler
- Sürdürülebilir ulaşım politikaları çerçevesinde özel araç sahiplerinin toplu taşımaya yönlendirilmesinde park et devam et yöntemi; İstanbul örneği
Directing of car owners to public transportation in the frame of sustainable transport policy: İstanbul case
ANIL VENÜS ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESTURE AYSAN BULDURUR
- Beyşehir Gölü Havzası'nın doğal ortam koşulları ve sorunları
Natural environmental conditions and problems of Beyşehi̇r Lake Basin
HÜSEYİN BÜBER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
CoğrafyaAfyon Kocatepe ÜniversitesiCoğrafya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OKAN BOZYURT
- Manyas (Kuş) gölü doğal çevre sorunları
Natural environmental problems of Manyas (Bird) lake
NAZMİ DALKILIÇ
- Sürdürülebilir ekonomik kalkınmada eko-endüstriyel parkların önemi: Konya Organize Sanayi Bölgesi için bir model
The importance of eco-industrial parks in sustainable economic development: A model for the Konya Organized Industrial Zone
MUSTAFA SERDAR ACAR
- Kent ve peyzaj planlaması çerçevesinde kıyı dolgu düzenlemelerinin incelenmesi; Maltepe-Bostancı ve Samatya dolgu alanları sahil parklarının peyzaj planlama açısından irdelenmesi
Investigating the arrangement coast means of urban and landscope planning: Maltepe-Bostancı and Samatya filled coastal parks taken as an example for the landscape investigation
KEVSER ÖKSÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. AYŞE SENA KUBAT