Modern seralar için sıra aralarında bağımsız hareket edebilen robot platformunun geliştirilmesi: Ulv tipi bir pülverizatör ile entegrasyonu
Development of a mobile robot platform for modern greenhouses that can move independently between rows: Integration with an Ulv type sprayer
Yazar: ERDEM YILDIZ
Danışman: PROF. DR. MURAD ÇANAKCI
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışmada, modern seralarda sıra aralarında bağımsız hareket edebilecek şekilde çalışan bir mobil robot prototipinin geliştirilmesi ve ULV tipi bir pülverizatör ile entegrasyonunun sağlanması amaçlanmıştır. Mobil robot platformu hem beton zeminde hem de ısıtma boruları üzerinde hareket edebilecek şekilde tasarlanmıştır. Robot platformu üzerinde 4 adet mekanum tekerlek ve 4 adet polyamid ray tekeri olmak üzere toplam 8 adet tekerlek bulunmaktadır. Mobil robotun beton zemin üzerinde hareketini mekanum (çok yönlü) tekerlekler, ısıtma boruları üzerinde hareketini ise polyamid malzemeden yapılmış ray tekerleri sağlamaktadırlar.
Mobil robot platformu hem otomatik hem de manuel olarak kontrol edilebilecek şekilde tasarlanmıştır. Mekanum tekerlekler ile oluşturulmuş bu platform kendi ekseninde dönmeden her yöne hareket edebilme kabiliyetine sahiptir. Bu amaçla 10 adet hareket kontrolü oluşturulmuştur. Bu hareketler; sol, sol-ileri, ileri, sağ-ileri, sağ, sağ-geri, geri, sol-geri, saat yönünde kendi etrafında dönme ve saat yönünün tersinde kendi etrafında dönme şeklindedir. DC motorlar gücünü 2 adet seri bağlanmış 12 V 72 AH aküden almaktadırlar. Mobil robot bilgisayar ve Arduino UNO olmak üzere 2 adet kontrolcüye sahiptir. Arduino UNO sensörlerden aldığı verileri bilgisayara iletmektedir. Robota entegre edilen ULV tipi pülverizatörün açılıp kapanması Arduino UNO tarafından bilgisayardan gelen veriye göre yapılmaktadır. Bilgisayar da Arduino UNO'dan aldığı sensör verilerini işleyerek bu veriler doğrultusunda motor sürücülerine komut göndermektedir.
Mobil robot platformuna entegre edilen ULV tipi pülverizatör 1200 W AC motora sahiptir. Pülverizatörün enerjisi 2000 W inverter kullanılarak sağlanmıştır. Çalışmada ULV tipi pülverizatörün mobil robot üzerinden otomatik çalıştırılması sağlanmış ve suya duyarlı kağıtlar ile denemeler yapılmıştır. Denemelerde, geliştirilen program dahilinde ULV tipi pülverizatörün mobil robot tarafından kontrol edilebildiği belirlenmiştir. Çok amaçlı kullanım için geliştirilmesi nedeniyle mobil robotun sera içinde taşıma işlemleri için kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla, meyve sebze kasalarının taşınabilmesi için mobil robot üzerine 52 cm x 74 cm boyutlarında portatif metal bir aparat monte edilmiştir. Yapılan denemelerde robotun üzerine yerleştirilen kasaların (toplam 40 kg) istenilen noktalara taşınması sağlanmıştır.
Çalışma sonunda, üzerinde yapılacak düzenlemelerle ULV tipi ilaçlama ve taşıma işlemlerinin yanında modern seralarda uygulanan farklı işlemlerin gerçekleştirilmesinde de kullanılabilecek bir mobil robot platformu prototipi geliştirilmiştir.

Abstract:
In this study, it is aimed to develop a mobile robot prototype that can move independently between rows in modern greenhouses and to integrate it with a ULV type sprayer. The mobile robot platform is designed to be able to move both on the concrete floor and on the heating pipes. The prototype consists of a total of 8 wheels: four mecanum wheels for movement on concrete floors and four pipe wheels for movement on heating pipes.
The mobile robot platform can be controlled autonomously or manually. Equipped with mecanum wheels, the robot can move in all directions without requiring complex maneuvers. A total of 10 motion controls were implemented for the mobile robot: left, left-forward, forward, right-forward, right, right-backward, backward, left-backward, clockwise rotation, and counterclockwise rotation.
The mobile robot is powered by four brushed DC motors and two DC motor drivers. These motors are connected in series to two 12 V 72 AH batteries. The robot's control system consists of two components: a computer and an Arduino UNO. The Arduino UNO interfaces with sensors and an ULV (Ultra Low Volume) Spraying Machine. It transmits sensor data to the computer and controls the ULV device based on received commands. The computer processes the sensor data and sends instructions to the motor drivers.
The ULV device that is integrated to the mobile robot, powered by a 1200 W AC motor, is connected to a 2000 W inverter for power supply. Automatic operation of the ULV device on the mobile robot was achieved, and experiments were conducted using water sensitive papers. In the trials, it was determined that the ULV type sprayer could be controlled by the mobile robot within the developed program. Additionally, a metal apparatus measuring 52 cm x 74 cm (width x length) was built and attached to the mobile robot, allowing for the transportation of fruit crates. A trial was conducted with four fruit crates, weighing total of 40 kg, placed on the mobile robot, and it was successfully determined that the mobile robot system can handle this weight. Although, this mobile robot platform can be used for different agricultural processes applied in greenhouses with the appropriate arrangements.