Otonom tarım robotlarının hareket planlaması ve yörünge takibi kontrolüne yüzey eğimi etkilerinin incelenmesi

Robotik makine mühendisliği, elektronik mühendisliği, bilgisayar mühendisliği ve uzay bilimini içeren disiplinler arası bir daldır. Son yıllarda robotik dalında oldukça önemli gelişmeler olmuştur. Bu gelişmeler robotik üzerine yapılan çalışmalar ve kullanılan robotların sayısı ile orantılıdır. Robotlar kullanıldıkları alana göre farklı isimlerle sınıflandırılmıştır. Bu sınıflandırma içerisinde yer alan mobil robotlar ve otonom araçların kullanımının günümüzde tarım endüstrisinde hızlı bir şekilde artış gösterdiği görülmektedir. Görülen artışın temel nedeni tarımsal üretim verimliliğini arttırmak ve iş gücünü azaltmaktır. Tarımsal uygulamalarda kullanılan robotlar bitkilerin aşılanmasından tohumun ekilmesine, hasat yapma işleminden otların ayrılmasına ve meyvelerin toplanması gibi birçok işlem için kullanılmaktadır. Tarımsal uygulamalarda kullanılan otonom araçların sahip oldukları boyut, tekerlek yapısı ve izlenilebilen mobil sistemleri sayesinde büyük tarım makinelerine kıyasla arazi ortamlarında hareket kabiliyetleri hızlıdır. Ancak engebeli bir arazi yapısı ve eğimli bir yüzeyde otonom araçların tekerleklerinin yüzey ile teması sonucunda oluşan kayma, aracın hareketini kısıtlayan ve kontrolünü zorlaştıran önemli bir unsurdur. Bu unsurların giderilebilmesi, otonom araçların performans kabiliyetinin arttırılabilmesi ve istenilen hassasiyetin sağlanabilmesi için günümüz araştırmacıları tarafından bu konular üzerinde kapsamlı çalışmalar yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında, tarımsal amaçlı kullanılması düşünülen dört tekerlekli bir mobil robot aracın hareket planlaması yapılarak, bu hareketin bir referans yörüngede incelenmesi amaçlanmıştır. Robot aracın hareketi hem düz hem de eğimli bir yüzeyde incelenmiştir. Mobil robotun hareket planlamasının yapılabilmesi için literatürde "car-like robot" modeli olarak adlandırılan bir araç hareket modeli referans alınmıştır. Referans alınan modelin matematiksel altyapısı Matlab programlama ortamında, hem editör ortamı hem de Simülink kullanılarak kurgulanmıştır. Yapılan kurgu ile Matlab programlama ortamında bir referans yörünge ve bir simülasyon aracı oluşturulmuştur. İncelenen simülasyon sonuçları ile mobil robotun referans yörünge takibi sırasında oluşan ve mobil robotun hareketinde etkili olan etmenlere değinilmiştir. Simülasyon sonuçlarının gerçek bir mobil robot üzerinde de gözlemlenebilmesi için Solidworks programında tasarımı yapılan dört tekerlekli bir mobil robotun üretimi yapılmıştır. Üretilen mobil robotun gerekli donanımlar ile mekaniksel, yazılımsal ve elektriksel bağlantıları yapılmıştır. Donanımsal olarak kurgulanan mobil robot düz ve eğimli yüzeyler üzerinde test edilmiştir. Robot araç üzerine eklenen geribildirim sensör verileri ile hareketin incelenmesi sağlanmıştır. Uygulamada mobil robot üzerinde yapılan çalışmalar simülasyon sonuçları ile kıyaslanmıştır.