Tarımda Otonom Araçların Kullanımı

Year 2024, Volume: 20 Issue: 3, 218 - 234, 30.12.2024

Mehmet Metin Özgüven , Maksut Barış Eminoğlu , Ahmet Çolak

Abstract

Tarım, tarımsal üretimin her aşamasında yer alan çeşitli zorluklar ve sorunlarla mücadele içerisinde yapılan emek yoğun faaliyetlerden oluşmaktadır. Tarımsal üretimde yer alan ürün çeşitliliğinin ve yetiştiricilik alanlarının sayıca fazla olması çeşitli konularda tarımsal uzmanlıklara sahip olunmasını gerektirmektedir. Ayrıca verimli ve kaliteli üretim yapılabilmesi için yetiştiricilik şartlarının bitki-hayvan isteklerine uygun hale getirilmesi gerekmektedir. Bu amaçla ekim, gübreleme, bitki koruma, sulama gibi uygulamaların tarım makinaları ile gerektiği şekliyle yapılmasıyla iş gücü, zaman ve üretim maliyetlerinden tasarruf sağlanabilmekte ve daha büyük üretim kapasitelerine ulaşılabilmektedir. Tohum, gübre, pestisit ve su girdilerinin etkinliğinin artırılması ve çevre üzerindeki olumsuz etkilerin en aza indirilmesi amacıyla çeşitli teknolojik tarım makinaları geliştirilmiş ve teknoloji geliştikçe yeni çözümler geliştirilmeye de devam edilmektedir. Aynı zamanda, tarımda teknolojinin kullanılmasıyla, günümüzde üretim alanlarından gerçek zamanlı bilgi ve veri toplanabilmektedir. Bu aşamaya son dönemde geliştirilen sensör, kamera, aktüatör, sinyal şartlandırıcı, işlemci gibi donanımların artması ve bu donanımların makine öğrenmesi, derin öğrenme, yapay zeka, modelleme, simülasyon gibi yazılım uygulamaları ile uyumlu çalışabilmesiyle ulaşılmıştır. Tarımda teknolojinin geldiği son aşamada ise çok sayıda ticarileşmiş otonom traktör, otonom olarak çalışan tarım makineleri ve tarım robotları bulunmaktadır. Bu çalışmada, otonom araçlar ile otonom araçların özellikleri ele alınmış, tarımda kullanılan otonom araçlara örnekler verilerek açıklanmıştır.

Keywords

Otonom araçlar, İnsansız kara araçları, İnsansız hava araçları, İnsansız deniz araçları

Use of Autonomous Vehicles in Agriculture

Abstract

Agriculture consists of labor-intensive activities that involve coping with various difficulties and problems at every agricultural production stage. The large diversity of product and cultivation areas in agricultural production requires agricultural expertise in various subjects. In addition, to achieve efficient and high-quality production, cultivation conditions must be adapted to plant and animal demands. For this purpose, by carrying out applications such as planting, fertilizing, plant protection and irrigation with agricultural machinery as required, savings in labor, time and production costs can be achieved and larger production capacities can be achieved. Various technological agricultural machinery has been developed to increase the efficiency of seed, fertilizer, pesticide and water inputs and to minimize the negative effects on the environment, and new solutions continue to be developed as technology develops. At the same time, with the use of technology in agriculture, today, information and data from production areas have been collected in real-time. This stage has been reached with the increase in recently developed hardware such as sensors, cameras, actuators, signal conditioners, processors, and the ability of these hardware to work in harmony with software applications such as machine learning, deep learning, artificial intelligence, modeling, simulation. At the latest stage of technology in agriculture, there are many commercialized autonomous tractors, autonomous agricultural machines and agricultural robots. In this study, autonomous vehicles and their features are discussed and explained by giving examples of autonomous vehicles used in agriculture.

Keywords

Autonomous vehicles, Unmanned ground vehicles, Unmanned aerial vehicles, Unmanned marine vehicles

References

• Albiero, D. (2019). Agricultural Robotics: A Promising Challenge. Current Agriculture Research Journal, v. 7, n. 1, p. 01-03. DOI: 10.12944/carj.7.1.01
• Bangert, W., Kielhorn, A., Rahe, F., Albert, A., Biber, P., Grzonka, S., Haug, S., Michaels, A., Mentrup, D., Hänsel, M., Kinski, D., Möller, K., Ruckelshausen, A., Scholz, C., Sellmann, F., Strothmann, W., ve Trautz, D. (2013). Field-robot-based agriculture: RemoteFarming. 1 and BoniRob-Apps. VDI. Agricultural Engineering 2013, 439-446.
• Ben-Ari, M., Mondada, F. (2018). Robotic Motion and Odometry. In: Elements of Robotics. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-62533-1_5
• Blackmore, B.S., ve Griepentrog, H.W. (2006). Section 4.3 Autonomous Vehicles and Robotics, pp. 204-215 of Chapter 4 Mechatronics and Applications, in CIGR Handbook of Agricultural Engineering Volume VI Information Technology. Edited by CIGR-The International Commission of Agricultural Engineering; Volume Editor, Axel Munack. St. Joseph, Michigan, USA: ASABE. Copyright American Society of Agricultural Engineers. (Çevirmenler: Demircioğlu, P. ve Böğrekci, İ.; Çeviri Editörleri: Tarhan, S. ve Özgüven, M.M.)
• C&T Solution INC. (2024, Ocak 23). The 6 levels of autonomous driving explained. https://www.candtsolution.com/news_events-detail/the-six-level-of-autonomous-driving-explained/
• Fountas, S., Carli, G., Sørensen, C. G., Tsiropoulos, Z., Cavalaris, C., Vatsanidou, A., Liakos, B., Canavari, M., Wiebensohn, J., ve Tisserye, B. (2015). Farm Management Information Systems: Current Situation and Future Perspectives. Computers and Electronics in Agriculture, v.115, p.40-50. DOI: 10.1016/j.compag.2015.05.011
• Global Market Insight. (2024). Autonomous Agricultural Vehicle Market. https://www.gminsights.com/industry-analysis/autonomous-agricultural-vehicle-market
• Kang, J., Kim, W., Lee, J., ve Yi, K. (2010). Skid Steering-Based Control of a Robotic Vehicle with Six in-Wheel Drives. Proc. Inst. Mech. Eng. Part D J. Automob. Eng., 224, 1369–1391
• Kavak, D. (2008). İnsansız Kara Araçları Navigasyonunda Genişletilmiş Kalman (GKF) ve Sıkıştırılmış Genişletilmiş Kalman Filtre (SGKF) Tabanlı Slam Yöntemlerinin Geliştirilmesi ve Karşılaştırılması. İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik Mühendisliği Kontrol ve Otomasyon Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi. İstanbul
• Kutyrev, A., Kiktev, N., Jewiarz, M., Khort, D., Smirnov, I., Zubina, V., Hutsol, T., Tomasik, M., ve Biliuk, M. (2022). Robotic Platform for Horticulture: Assessment Methodology and Increasing the Level of Autonomy. Sensors. 22(22):8901. https://doi.org/10.3390/s22228901
• Moorehead, S. J., Wellington, C. K., Gilmore, B. J., ve Vallespi, C., (2012). Automating Orchards: A System of Autonomous Tractors for Orchard Maintenance. http://www.cs.cmu.edu/~mbergerm/agrobotics2012/04Moorehead.pdf
• Noguchi, N., (2013). Agricultural Vehicle Robot. (Editors Zhang, Q. and Pierce, F.J.) Agricultural Automation Fundamentals And Practices. CRC Press Taylor & Francis Group
• Noguchi, N., Kise, M., Ishii, K., ve Terao, H., (2002) Field automation using robot tractor. Proceedings of Automation Technology for Off-Road Equipment, pp. 239-245
• Nonami, K., Kendoul, F., Suzuki, S., Wang, W., ve Nakazawa, D. (2010). Autonomous Flying Robots Unmanned Aerial Vehicles and Micro Aerial Vehicles. Springer. ISBN 978-4-431-53855-4.
• Oetomo, D., Billingsley, J., ve Reid, J. F. (2009). Editorial: Agricultural robotics. Journal of Field Robotics, v.26, n.6-7, p.501-503. DOI: 10.1002/rob.20302
• Ozguven, M. M. (2018). The Newest Agricultural Technologies. Current Investigations in Agriculture and Current Research. 5(1), 573-580. DOI: 10.32474/CIACR.2018.05.000201
• Ozguven, M. M. (2023). The digital age in agriculture. CRC Press Taylor & Francis Group LLC. ISBN 978-103-23-8577-8
• Özgüven, M. M., Tan, M., Közkurt, C., Yardım, M. H., Özsoy, M., ve Sabancı, E. (2016). Çok Amaçlı Tarım Robotunun Geliştirilmesi. GOÜ, Ziraat Fakültesi Dergisi, 33 (Ek sayı), 108-116
• Özgüven, M. M., Türker, U., Akdemir, B., Çolak, A., Acar, A. İ., Öztürk, R., ve Eminoğlu, M. B. (2020). Tarımda Dijital Çağ. Türkiye Ziraat Mühendisliği IX. Teknik Kongresi. Ocak 2020, Ankara. Bildiriler Kitabı-1, s.55-78
• Özgüven, M. M., ve Közkurt, C. (2021). Agricultural Robots and Smart Agricultural Machinery. International Symposium of Scientific Research and Innovative Studies. 22-25 February 2021. Bandırma-Turkiye. p.81-85. 978-625-44365-8-1
• Özgüven, M.M. (2018). Hassas Tarım. Akfon Yayınları. Ankara. ISBN: 978-605-68762-4-0
• Özgüven, M.M. (2019a). Teknoloji Kavramları ve Farkları. International Erciyes Agriculture, Animal & Food Sciences Conference 24-27 April 2019-Erciyes University - Kayseri, Turkiye
• Özgüven, M.M. (2019b). Tarım Robotlarının Sürdürülebilir Tarıma Katkıları. 3. Uluslararası UNİDOKAP Karadeniz Sempozyumu. 21-23 Haziran 2019, Tokat. Sempozyum Kitabı. S.354-367. ISBN: 978-605-80568-1-7
• Özgüven, M.M. (2022). Bir Tarım Makinesi Nasıl Akıllı Tarım Makinesine Dönüşür?. AKİTEK 4.0, 1 (1), 46-53
• Özgüven, M.M. (2024). Tarımdaki Dijital Uygulamalar Sektöre Can Suyu Olacak Mı? Strategy, 30. Sayı (Temmuz Ağustos Eylül 2024), 66-69, Akfen Holding
• Pilarski, T., Happold, M., Pangels, H., Ollis, M., Fitzpatrick, K. and Stentz, A. (2002), The Demeter system for automated harvesting. Autonomous Robots 13: 19- 20
• Qiu, Q., Fan, Z., Meng, Z., Zhang, Q., Cong, Y., Li, B., Wang, N., ve Zhao, C. (2018). Extended Ackerman Steering Principle for the coordinated movement control of a four wheel drive agricultural mobile robot. Computers and Electronics in Agriculture, v.152, p.40-50. DOI: 10.1016/j.compag.2018.06.036
• Rondelli, V., Franceschetti, B., ve Mengoli, D. A. (2022). Review of Current and Historical Research Contributions to the Development of Ground Autonomous Vehicles for Agriculture. Sustainability, 14, 9221. https://doi.org/10.3390/ su14159221
• Roshanianfard, A., ve Faizollahzadeh-Ardabili, S. (2024). Autonomous Agricultural Vehicles Concepts, Principles, Components, and Development Guidelines. CRC Press, ISBN: 978-1-032-27655-7
• Tanakitkorn, K. (2019). A review of unmanned surface vehicle development. Maritime Technology and Research, 1(1), 2-8