Dört tekerlekli mobil tarım robotunun tasarımı ve gri kurt optimizasyon algoritması tabanlı akıllı kontrolü
Design and grey wolf optimization algorithm based intelligent control of a four wheeled mobile agriculture robot
- Tez No: 708205
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET HAKAN DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İskenderun Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
Zirai robotlar son yıllarda, sanayi 4.0 da gelişmesiyle birlikte, tarım uygulamalarında oldukça fazla kullanılmaktadır. Bu doğrultuda bu çalışmada tarım sektöründeki tohumlama işleminin ve bununla ilgili diğer bağlantılı faaliyetlerin tek bir zirai makinede toplanıp otomasyon ve sanayi 4.0 sistemine entegre edilmesini sağlayan bir mobil tarım robotu dizaynı yapılmıştır. Yapılan tasarım ile robotun genellikle engebeli olan arazi şartlarına uyum sağlayabilmesi üzerinde durulmuş olup kazı, tohumlama ve sulama alt sistemlerine sahip olan mobil robotun statik, dinamik ve kinematik analizleri ile çevresel şartlara uyumlu, dayanıklı ve verilen görevleri yerine getirebilecek en uygun tasarım geliştirilmiştir. Ayrıca dört tekerlekli bir mobil robotun matematiksel modellenmesi yapılarak farklı koşullar altında rota takip performansı test edilmiştir. Matematiksel model çıkarımı aşamasında robotun kinematiği, ters kinematiği ve dinamik modeli elde edilmiştir. Dinamik model elde edilirken Lagrange Enerji metodundan yararlanılmıştır. Verilen referans yörüngeyi takip etmesi istenilen robotun 4 tekerleğinde bulunan DC motorlara beslenecek voltajları belirleyecek denetleyici tasarımı yapılmıştır. Dört ayrı motor için de PID denetleyicisinin kullanıldığı sistemde PID denetleyicilerinin parametreleri optimizasyon tabanlı olarak ayarlanmış olup gri kurt optimizasyon algoritmasından yararlanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre tasarımı yapılan robot başarılı bir şekilde verilen görevleri yerine getirdiği görülmektedir. Akıllı bir cihazdan girilen değerler doğrultusunda belirli aralıklarla x ve y eksenlerinde kazma, ekim, kapama ve sulama işlemlerini gerçekleştirmektedir. Verilen yörüngeyi başarılı bir şekilde takip etmekte ve belirtilen yerlere ekim işlemi gerçekleştirilmektedir. Simülasyon sonuçlarından da tasarımı yapılan gri kurt optimizasyon tabanlı PID denetleyicinin farklı yörüngeler için başarılı sonuçlar verdiği görülmektedir.
Özet (Çeviri)
Agricultural robots have been widely used in agricultural applications in recent years, with the development of industry 4.0. In this direction, in this study, a mobile agricultural robot design was made that allows the insemination process in the agricultural sector and other related activities to be collected in a single agricultural machine and integrated into the automation and industry 4.0 system. With the design, it was emphasized that the robot can adapt to the generally rough terrain conditions, and the static, dynamic and kinematic analyzes of the mobile robot, which has excavation, seeding and irrigation subsystems, and the most suitable design that is compatible with environmental conditions, durable and able to fulfill the given tasks. In addition, a four-wheeled mobile robot is mathematically modeled and its trajectory tracking performance is tested under different conditions. In the mathematical model extraction phase, the kinematics, inverse kinematics and dynamic model of the robot were obtained. While obtaining the dynamic model, Lagrange Energy Method was used. A controller design has been made to determine the voltages to be fed to the DC motors on the 4 wheels of the robot that is required to follow the given reference trajectory. In the system where PID controller is used for four different motors, the parameters of the controllers are adjusted based on the gray wolf optimization algorithm. According to the results obtained, it is seen that the designed robot successfully fulfills the given tasks. In line with the values entered from a smart device, it performs digging, planting, closing and irrigation operations on the x and y axes at certain intervals. It follows the given trajectory successfully and the planting process is carried out in the specified places. From the simulation results, it is seen that the designed gray wolf optimization based PID controller gives successful results for different trajectories.
Benzer Tezler
- Otonom tarım robotlarının hareket planlaması ve yörünge takibi kontrolüne yüzey eğimi etkilerinin incelenmesi
Investigation of the inclination effects on motion planning and path following control of the autonomous agricultural robots
ELİF ULUSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN BAYAR
- Otonom robot ve kontrol birimi tasarımı
Design of autonomous robot and control unit
HALİL DURMUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECE OLCAY GÜNEŞ
- Mobil yapılar ve mimarlıkta mobilite kavramının örnekler üzerinden değerlendirilmesi
The evaluation of mobile structures and mobility in architecture with examples
HÜRCAN BAYRAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
MimarlıkMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SELİM ÖKTEN
- Design and comparison of controller performance on four mecanum wheeled mobile robot
Çok yönlü hareket edebilen mobil robotta denetleyici tasarımı ve performans kıyaslaması
DOĞUKAN TAHA TAYFUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYHAN KURAL
- Design of a modular mobile multi robot system: ULGEN (Universal-Generative Robot)
Modüler mobil çoklu robot sistemi tasarımı: ULGEN (Universal-Generative Robot)
HASAN ERCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PINAR BOYRAZ