Geri Dön

Design & development of autonomous beach cleaning vehicle

Otonom plaj temizleme aracının tasarımı ve geliştirilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 933592
  2. Yazar: MAHDI ALLAOUA SEKLAB
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. SÜLEYMAN BAŞTÜRK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 120

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

  1. Tez No

    398051

    Dikey iniş kalkış yapabilen sabit kanatlı insansız hava aracı tasarım, üretimi ve uçuş testleri

    Design, manufacturing and flight tests of a fixed-wing vertical take-off and landing unmanned air vehicle

    UĞUR ÖZDEMİR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÖKHAN İNALHAN

  2. Tez No

    933590

    Design & development of semi-autonomous street cleaning vehicle

    Yarı otonom sokak temizleme aracının tasarımı ve geliştirilmesi

    KHOULOUD SAFA AZOUD.

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine MühendisliğiAltınbaş Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SÜLEYMAN BAŞTÜRK

  3. Tez No

    550179

    Otonom iş makinesi tasarımı ve algoritmasının oluşturulması

    Design and development of autonomous grader and algorithm

    ADEM YILDIRIM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Makine Mühendisliğiİnönü Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖNDER HALİS BETTEMİR

  4. Tez No

    527393

    Vision based automated landing of quadrotors

    Dört pervaneli uçan robotların görüntü temelli otonom inişi

    MUSTAFA METE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HURİYE IŞIL BOZMA AYDIN

  5. Tez No

    673532

    Development a methodology for investigating motion sickness in context of autonomous driving

    Otonom sürüş bağlamında hareket hastalığının araştırılması için bir metodolojinin geliştirilmesi

    ABDULKADİR YILDIRIM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Makine MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULLAH DEMİR

Geri Dön