IMU ile Tarım Araçlarında Oturma Pozisyonunun Düzeltilmesi

Abstract

İnsanoğlunun 10000 yıl önce bitkileri evcilleştirmesi ile tarım, insanın varlığını sürdürmesinde en önemli unsurlardan biri haline gelmiştir.  Tarih boyunca basit aletler ile gerçekleştirilen tarım faaliyetleri, 20. Yüzyıl başlarından itibaren büyük bir hızla makineleşmiştir. Tarımsal faaliyetlerin makineler ile gerçekleştirilmesi sonucu işgücü ve zamandan tasarruf sağlanmış ve aynı zamanda verimlilik büyük oranda artmıştır. Günümüzde, artan insan nüfusunun ihtiyacı olan tarımsal kökenli besinlerin elde edilebilmesi için tarım makinelerinin kullanımı bir zorunluluk haline gelmiştir. Tarım makinelerinin getirdiği kolaylıklara karşı eğimli ve bozuk arazi şartlarında uzun süreli olarak bu araçları kullanmak yorucu olmakta ve bazı durumlarda sağlığı tehdit edebilen bir hal alabilmektedir. Bu çalışmada tarım aracını kullanan sürücünün oturuş pozisyonunun, değişen arazi şartlarına otomatik olarak adapte olabilecek şekilde ayarlanabileceği bir sistem geliştirilmiştir.  Tarım aracının yeryüzü eksenine göre durumu jiroskop ve ivmeölçer sensörleri kullanılarak hesaplanmıştır. Elde edilen veriler doğrultusunda, PID kontrolöre bağlı mekanizma ile sürücü koltuğunun arazi şartlarına uygun olarak hareket etmesi sağlanmıştır. Oturuş pozisyonunun arazi şartlarına uygun olarak değiştirilmesi ile sürücünün, özellikle bel bölgesini eğerek, vücudunu arazi eğimine uydurma gereksiniminin ortadan kalktığı belirlenmiştir.

Keywords

• IMU
• PID Kontrolör
• Tarım Araçları

Improving Seating Position in Agricultural Vehicles with IMU

Abstract

With the domestication of plants 10000 years ago, agriculturehas become one of the most important elements in maintaining human existence. Throughout history, agricultural activities which has been making by simple tools have been mechanized at great speed since the beginning of the 20th Century. Realization of agricultural activities by machines has resulted in saving labor and time, and at the same time efficiency has increased greatly. Today, the use of agricultural machinery has become a necessity in order to obtain the nutrients of agricultural origin, which are increasingly needed by the human population. Against the conveniences of agricultural machinery, it is exhausting to use these tools for long periods under sloping and rough terrain conditions, and in some cases, health can become a threat. In this study, a system has been developed in which sitting position of the driver of the agricultural machine can automatically adjust to adapt to changing terrain conditions. The attitude of the agricultural vehicle with according to the earth axis is calculated by using gyroscopes and accelerometer sensors. In the direction of the obtained data, It has been ensured that the driver's seat moves in accordance with the terrain conditions with a mechanism which connected PID controller. By changing the sitting position according to the terrain conditions, it has been determined that the need to adapt the driver's body(especially the waist region) to the pitch of the terrain has been removed.

Keywords

• IMU
• PID Controler
• Agricultural Vehicles

References

1. [1] M. Ersoy ve M.Ş. Özsoy, “Tarım Finansmanının Kalkınmadaki Rolü ve Önemi: Bir Model Önerisi” Öneri Dergisi, c. 12, s. 47, ss. 1-14, 2017.
2. [2] E. Işık, T. Güler ve A. Ayhan, “Bursa İline İlişkin Mekanizasyon Düzeyinin Belirlenmesine Yönelik Bir Çalışma” Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, c. 17, s. 2, ss. 125–136, 2003.
3. [3] R. Eaton, J. Katupitiya, K.W. Siew ve K.S. Dang, “Precision Guidance of Agricultural Tractors for Autonomous Farming” IEEE International System Confrence, Montreal/Canada, ss. 7-10, 2008.
4. [4] J.H. van DieEn, M.P. De Looze ve V. Hermans, “Effect of Dynamic Office Chairs on Trunk Kinematics, Trunk Extensor EMG and Spinal Shrinkage” Ergonomic, c. 44, s. 7, ss. 739-750, 2001.
5. [5] M.A. Karkoub ve M. Zribi, “Active/Semi-active Suspension Control Using Magnetorheological Actuators” International Journal of Systems Science, c. 37, s. 1, ss. 35-44, 2006.
6. [6] Q. Zhao ve Y. Yang, “Improved Single Neuron PID Control for Heavy-Duty Vehicle Magnetorheological Seat Suspension” IEEE Vehicle and Propulsion Confrence, Harbin/China, ss.3-5, 2008.
7. [7] K. Meruva ve Z. Bi, “Fatigue Life Modeling of Lineer Actuators in Robotics and Automation” IEEE International Confrence on Information and Aotumation, Ningbo/China, ss.299-304, 2016.
8. [8] A. Fraiszudeen ve C.H. Yeow, “Soft Robotic Sit-to-Stand Trainer Seat” IEEE International Confrence on Biomedical Robotics and Biomechatronic, Utown/Singapore, ss.26-29, 2016.

9. [9] H.D. Lee, Y.J. Kim, C.H. Choi, S.O. Chung, Y.S. Nam, ve J.H. So, "Evaluation of ‎operator visibility in three different cabins type" Far-East combine harvesters. International ‎Journal of Agricultural and Biological Engineering, c.9, s.4, ss.33-45, 2016.
10. [10] R. Deboli, A. Calvo, ve C. Preti, "Whole-body vibration: Measurement of horizontal ‎and vertical transmissibility of an agricultural tractor seat" International Journal of Industrial ‎Ergonomics, c.58, ss.69-78, 2017.
11. [11] S.O.H. Madqwick, A.J.L. Harrison, R. Vaidyanathan, “Estimation of IMU and MARG Arientation Using a Gradient Descent Algorith” IEEE International Confrence on Rehabilitation Robotics, Zurich/Swithzerland, ss.1-7, 2011.
12. [12] H.J. Luinge ve H.V. Peter, “Measuring orientation of human body segments using miniature gyroscopes and accelerometers” Medical and Biologic Engineering and Computing, c. 43, s. 2, ss.273-282, 2005.
13. [13] A.M. Sabatini, “Estimating Three-Dimensional Orientation of Human Body Parts by Inertial/Magnetic Sensing” Sensors, c. 11, s. 2, ss.1489-1525, 2011.
14. [14] A.J. Baerveldt ve K. Robert, “A low-cost and low-weight attitude estimation system for an autonomous helicopter” Intelligent Engineering System, Budapest/Hungary, ss.391-395, 1997