Tarımsal amaçlı dron için robotik kol tasarımı
Robotic arm design for agricultural drone
- Tez No: 972550
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜLENT ÇAKMAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Ziraat, Makine Mühendisliği, Agriculture, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Arduino etkinlikleri, Drone, Robotik teknolojiler, Tarım, Arduino activities, Drone, Robotic technologies, Agriculture
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Tarım Makinelerı ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tarım sektörü emek yoğun bir çalışma ortamına sahiptir. Tarımsal faaliyetlerin yerine getirilmesinde yoğun iş gücüne ihtiyaç vardır. Özelikle zaman baskısı altında tüm üretim alanlarına kısa sürede ulaşmak çoğu zaman mümkün olamamaktadır. Bu olumsuz durumlarda teknolojik araçların kullanımı çözüm olmaktadır. Özellikle esnek hareket kabiliyeti, hassas çalışma yeteneği gibi olumlu özelliğiyle dronlar tarımsal çalışmalarda yaygın kullanılmaya başlamıştır. Ancak dronların yeteneklerinin arttırılması ancak dronlara eklenen yeni donanımlarla sağlanabilmektedir. Bu çalışmada 20 N yük taşıma kapasitesine sahip tarımsal amaçlı dronlara takılabilen özgün bir robot kol tasarlanmış ve üretilmiştir. Robot kolun tasarımında hareket esnekliğini sağlamak için dronun uçuş dinamiklerini etkilemeyen veya çok az etkiye sahip makas mekanizması (Scissor Mechanism) olarak bilinen bir konstrüksiyon tasarlanıp kullanılmıştır. Robot kol düşey yönde belirli bir deplasmanda açılıp kapanarak çalışmaktadır. Kolun uç kısmında serbestlik derecesi dört olan bir tutucu eklenmiştir. Robotik kol, kompozit ve dayanıklı hafif terpolimer (ABS) malzemeler kullanılarak üretilmiştir. Robot kolun kinematik zincirinin çalışması için tek aktüatör kullanılmıştır. Bu amaçla ana mekanizmada DC motor ve tutucuda da servo motorlar kullanılmıştır. Robotik kolun çalıştırılmasına yönelik yazılım ve kodlama çalışmaları da özgün olarak hazırlanmıştır. Çalışmada üretilen robotik kol yenilikçi bir tasarım sunmaktadır. Bu tasarım, düşey yönlü geniş hareket aralığını korurken basit tarımsal çalışmalar için faydalı kaldırma kapasitesine sahiptir. Üretilen kol yaygın bulunan malzeme, donanım ve yazılımlar kullanılarak üretildiğinden geleneksel tasarımlara kıyasla düşük maliyetlidir. Robot kol, yine kola özgün geliştirilen test yöntemleri kullanılarak sınanmıştır. Robot kolun maksimum açılma (indirme) mesafesi yaklaşık 32 cm'dir. Bu durumda dron zemine temas etmeden zemindeki nesneleri yakalayıp taşıması mümkün olabilecektir. Robot kolun yapısal ve donanımsal olarak genel yükü 12 N olarak ölçülmüştür. Bu durumda robot kol 8 N faydalı yükle çalışabilmektedir. Testler sırasında maksimum nesne ağırlığı faydalı yükün %15 fazlası olacak şekilde 9,2 N olarak seçilerek robot kolun performansı belirlenmiştir. Robot kol maksimum nesne ağırlığıyla, 90 saniye içinde yükü sorunsuz bir şekilde ve tekrarlı olarak kaldırabilmektedir. Robot kolla yapılan tekrarlı denemeler sonunda kolun güvenilir ve nesneleri tutma-kaldırma-taşıma görevlerini başarılı bir şekilde yerine getirdiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
The agricultural sector has a labor-intensive work environment. Intensive labor is needed in the fulfillment of agricultural activities. Especially under the pressure of time in production, it is often not possible to reach all production areas in a short time. In these negative cases, the use of technological tools is the solution. With its flexible mobility, precise working ability and other positive features, drones have started to be widely used in agricultural works. However, increasing the capabilities of drones can only be achieved with new equipment added to drones. In this study, an original robot arm that can be attached to agricultural drones with a load carrying capacity of 20 N was designed and manufactured. In the design of the robotic arm, a construction known as the Scissor Mechanism was redesigned to provide flexibility of movement, which does not affect or has little effect on the flight dynamics of the drone. The robot arm works vertically at a certain displacement and folding. Bottom of the arm, a gripper with a dof:4 was attached. The robotic arm is manufactured using composite and durable lightweight terpolymer (ABS) materials. A single actuator is used for the operation of the kinematic chain of the robot arm. For this purpose, DC motors are used in the main mechanism and servo motors are used in the gripper. Software and coding studies for the operation of robotic arms have also been prepared originally. The robotic arm produced in the study offers an innovative design. This design has useful lifting capacity for simple agricultural work while maintaining a wide range of motion in the vertical direction. It is low cost compared to traditional designs since the produced arm is produced using commonly used materials, hardware and software The robotic arm was also tested using test methods developed specifically for the robotic arm. The maximum extension (opening) distance of the robot arm is approximately 32 cm. In this case, it will be possible for the drone to catch and carry objects on the ground without touching the ground. The overall structural and hardware weight of the robot arm was measured as 12 N. In this case, the robot arm can work with a payload of 8 N. During the tests, the performance of the robot was determined as 9.2 N, with the maximum object weight being 15% more than the payload. With maximum object weight, the robot arm can lift the load in 90 seconds without any questions and repeatedly. At the end of repeated trials with the robot arm, it has been seen that the arm is reliable and successfully performs the tasks of holding-lifting-carrying objects.
Benzer Tezler
- Tarımsal amaçlı insansız hava araçlarının rota optimizasyon problemi için algoritma geliştirilmesi
Development of an algorithm for the route optimization problem of unmanned aerial vehicles in agriculture
ENES CENGİZ
Doktora
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMAL YILMAZ
PROF. DR. HAMDİ TOLGA KAHRAMAN
- Kentsel hava hareketliliği için karşılaştırmalı hava sahası kavramsal modeli
Comparative airspace conceptual model for urban air mobility
ABDULLAH YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
UlaşımGazi ÜniversitesiTrafik Planlaması ve Uygulaması Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. HAYRİ ULVİ
- Effect of expanding bounding box annotations on small object detection performance in aerial imagery
Sınırlayıcı kutu etiketlerinin büyütülmesinin havadan çekilen görüntülerde küçük nesne tespiti performansına etkisi
MUSTAFA UĞUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAZIM KEMAL EKENEL
- E-tarım kapsamında çiftçilerin dijital teknoloji kullanım seviyesinin belirlenmesi ve politika önerilerinin geliştirilmesi (Konya ili örneği)
Determining the level of use of digital technology in agriculture in crop production within the scope of e-agriculture and developing policy suggesti̇ons (Konya province case)
HAKAN SAÇTI
- Akdeniz sahil kuşağında 6 faklı sorgum çeşidinin silaj amaçlı üretiminde en uygun ekim zamanının belirlenmesi
Determination of optimum seed-time for 6 different variety in purpose of silage production in mediterreanean coastline
MEHMET ÖTEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
ZiraatAkdeniz ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF.DR. SADIK ÇAKMAKÇI