Design & development of autonomous beach cleaning vehicle
Otonom plaj temizleme aracının tasarımı ve geliştirilmesi
- Tez No: 933592
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SÜLEYMAN BAŞTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Enerji analizi, Enerji dağılımı, Otonom araçlar, Otonom robotlar, Sürdürülebilir enerji, Sürdürülebilir rekabet, Sürdürülebilir turizm, Energy analysis, Energy distribution, Autonomous vehicles, Autonomous robots, Sustainable energy, Sustainable competition, Sustainable tourism
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Denizel atıkların alarm verici artışı, kıyı ekosistemlerini tehdit etmekte olup, etkili ve çevre dostu temizlik çözümlerinin gerekliliğini ortaya koymaktadır. Bu çalışma, sofistike robotik teknolojilerle tasarlanmış, çevresel krizle başa çıkmak için geliştirilen otonom bir plaj temizleme aracını tanıtmaktadır. Bağımsız olarak çalışmak üzere tasarlanan bu makine, gelişmiş sensörler, yapay zeka ve yenilenebilir enerji sistemlerini entegre ederek sürdürülebilir çevresel robotik için bir yol açmaktadır. Bu tasarımın merkezinde, üstün mekansal farkındalık ve engel aşma yeteneği sağlayan LiDAR teknolojisini içeren güçlü bir navigasyon sistemi bulunmaktadır. Görüntü algılama kapasitesi, çöpleri ve doğal plaj unsurlarını ayırt edebilen SSD MobileNet V2 adlı bir nesne tespit algoritmasıyla güçlendirilmiştir. Aracın enerji ihtiyacını karşılayan 500 Watt'lık güneş paneli, yenilenebilir enerji kullanımıyla sürdürülebilirliği vurgulamakta olup, fotovoltaik hücrelerin detaylı entegrasyonu ve enerji yönetim devreleri ile enerji kullanımını optimize ederek minimum çevresel etki ile uzun süreli çalışmayı desteklemektedir. Makinenin mekanik yapısı, kumlu zemine uygun özel bir palet sistemi ile sağlam bir çöp toplama mekanizması ve atık ayırma ünitesini birleştirerek kapsamlı ve etkili bir temizlik sağlamaktadır. Geniş kapsamlı saha testleri, aracın operasyonel kapsama alanını, uyum yeteneğini ve çeşitli plaj ortamlarındaki güvenilirliğini doğrulamaktadır. Buna ek olarak, aracın otonom işlevleri, Gazebo ortamında yapılan kapsamlı simülasyon testlerinden geçmekte olup, tam ölçekli navigasyon, yol planlama ve engel aşma süreçleri titizlikle değerlendirilmiştir. SLAM-toolbox ve Nav2 çerçevesi harita oluşturma ve görev yürütme için kullanılırken, A* algoritması ve Dynamic Window Approach (DWB) denetleyicisi yol planlaması ve hız ayarlamalarını yönlendirmektedir. IMU, tekerlek enkoderleri ve GPS sensörlerinden elde edilen veriler, durum tahminini iyileştirerek doğruluğu ve güvenilirliği artırmaktadır. Çevresel değerlendirmeler, makinenin koruma standartlarına uygunluğunu, plaj habitatlarını ve yerel yaban hayatını koruma konusundaki duyarlılığını doğrulamaktadır. Rapor, ölçeklenebilirliği, koruma stratejilerine etkilerini ve atık sınıflandırmada gelişmiş makine öğrenmesi algoritmalarının potansiyel iyileştirmeler olarak eklenmesini tartışarak sonuçlanmaktadır. Bu otonom plaj temizleme makinesi, teknoloji ve ekolojik koruma arasındaki sinerjiyi örnekleyerek sürdürülebilir kıyı yönetimi için ölçeklenebilir bir model sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The alarming rise of marine debris threatens coastal ecosystems, necessitating efficient, eco-friendly cleanup solutions. This study introduces an autonomous beach-cleaning vehicle engineered to tackle this environmental crisis through sophisticated robotics. Designed for independent operation, the machine integrates advanced sensors, artificial intelligence, and renewable energy systems, paving the way for sustainable environmental robotics. Central to its design is a robust navigation suite, including LiDAR technology for superior spatial awareness and obstacle avoidance. The system's vision capability is enhanced by a neural network-driven object detection algorithm, SSD MobileNet V2, which enables accurate distinction between debris and natural beach elements. Powering the vehicle is a 500-Watt solar panel, emphasizing sustainability by harnessing renewable energy. Detailed integration of photovoltaic cells and power management circuits optimizes energy use, supporting prolonged operation with minimal environmental footprint. The machine's mechanical framework combines a custom track system suited for sandy terrain with a durable trash collection mechanism and waste segregation unit, ensuring thorough and efficient cleanup. Extensive field-testing validates its operational coverage, adaptability, and reliability in diverse beach environments. Additionally, the vehicle's autonomous functions undergo comprehensive simulated testing in Gazebo, where full-scale navigation, path planning, and obstacle avoidance are rigorously assessed. SLAM-toolbox and the Nav2 framework facilitate map generation and mission execution, while the A* algorithm and Dynamic Window Approach (DWB) controller guide path planning and speed adjustments. Data from IMU, wheel encoders, and GPS sensors enhance state estimation, improving accuracy and reliability. Environmental evaluations confirm the machine's adherence to conservation standards, safeguarding beach habitats and local wildlife. The report concludes with a discussion on scalability, its implications for conservation strategies, and potential improvements, including adaptive machine learning algorithms for enhanced waste categorization. This autonomous beach-cleaning machine exemplifies the synergy between technology and ecological stewardship, presenting a scalable model for sustainable coastal management.
Benzer Tezler
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Ağızlık açma mekanizmalarının tasarımı
Başlık çevirisi yok
RECEP EREN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUludağ ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL R. ALPAY
- Sonbahar sera yetiştiriciliğine uygun hıyar çeşit seçimi
Selecting a cucumber variety suitable for glasshouse production in Autumn
MESUT OKTAY
- İki katlı pamuk ipliklerinden dokunan kumaşlarda örgüye bağlı olarak maksimum atkı sıklığının değişimi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MELTEM ASLI NARTER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Küçük Yamanlar tepesi örneğinde kent yakın çevresinde rekreasyon alanı düzenleme projesi
Başlık çevirisi yok
NİHAN BULGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLÇİN ASLANBOĞA