Bahçe ilaçlaması için otonom bir aracın tasarım parametrelerinin belirlenmesi ve prototip üretimi
Defining parameters and prototype manufacturing of an autonomous vehicle for orchard sprayer
Yazar: İLHAN ÇAKMAK
Danışman: DOÇ. DR. CANER KOÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu tez çalışmasında, meyve bahçelerinin ilaçlanması amacıyla Vabot olarak adlandırılan elektrikli ve otonom bir tarım aracı geliştirilmiştir. Aracın prototipi üretilmiş olup, 4 tekerlekli ve GPS algılayıcı ile donatılmıştır. Otonom olarak rota takip edebilen araç, aynı zamanda Bluetooth bağlantısıyla uzaktan kumanda edilebilmektedir. Aracın uzaktan kumandası için bir elektronik kontrol ünitesi ve Android işletim sisteminde çalışan bir mobil uygulama geliştirilmiştir. Aracın ilaç püskürtme düzenekleri yapay zekâ algoritmalarıyla çalışmaktadır. Kamera aracılığıyla alınan görüntüler, Yolov5 yapay zekâ algoritmasıyla eğitilen üç farklı model sayesinde yapraklı, yapraksız ve özelleştirilmiş ağaç kanopisi tespit edilerek ilaçlama yapılabilmektedir. Püskürtme düzenekleri, 7 bar basınçlı pompa, TeeJet 0,8 mm çaplı konik huzmeli meme, 25 l kapasiteli depo ve ilgili bağlantı aparatlarından oluşmaktadır. Aracın iki farklı şekilde sabit ve salınımlı püskürtme kolu mekanizması ile ilaç püskürtme özelliği vardır. Denemeler Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi'ne ait elma bahçelerinde gerçekleştirilmiştir. Yapraklı modelin doğru pozitif oranı % 97 ve yanlış negatif oranı % 3 iken, yapraksız modelin doğru pozitif oranı % 45 ve yanlış negatif oranı % 55 olarak belirlenmiştir. Ayrıca, deneme bahçesi modelinin doğru pozitif oranı % 77 ve yanlış negatif oranı % 23 olarak hesaplanmıştır. Aracın tarla etkinliği % 41 olarak belirlenmiştir. Salınımlı püskürtme kolu ile 147-182 μm aralığında damla çapı ve % 60,43 kaplama oranı elde edilirken, sabit püskürtme düzeneği ile 125-200 μm aralığında damla çapı ve % 14,87 kaplama oranı elde edilmiştir. Yapılan denemeler sonucunda, elektrikli otonom aracın bodur meyve bahçelerinde pülverizasyon uygulamaları için uygun olduğu öngörülmektedir.

Abstract:
In this study, an electric and autonomous agricultural vehicle, Vabot, was developed for pesticide spraying in orchards. It has four wheels, a GPS sensor, and can follow routes autonomously or be remotely controlled via Bluetooth connection. The vehicle's pesticide spraying mechanisms utilize artificial intelligence algorithms. The images captured through the camera are processed by three different models trained with the Yolov5 artificial intelligence algorithm, enabling the detection of leafy, leafless, and customized tree canopies for pesticide spraying. The spraying system includes a 7-bar pressure pump, a 0,8 mm TeeJet nozzle, a 25-liter tank, and relevant attachments. The vehicle can perform spraying in fixed or movable configurations using a crank-slider mechanism. Trials took place in apple orchards owned by Ankara University Faculty of Agriculture. The leafy model achieves a true positive rate of 97 % and a false negative rate of 3 %, while the leafless model has a true positive rate of 45 % and a false negative rate of 55 %. The trial orchard model attains a true positive rate of 77 % and a false negative rate of 23 %. The vehicle's field efficiency was determined as 41 %. The movable mechanism achieved a droplet diameter of 147-182 μm and a 60,43 % coverage rate, while the fixed mechanism achieved a droplet diameter of 125-200 μm and a 14,87 % coverage rate. Based on the conducted trials, it is predicted that the electric autonomous vehicle is suitable for pulverization applications in dwarf orchards.