Aracımız
Mekanik Sistemimiz
Nautronics aracı, dayanıklılık, sızdırmazlık ve hassas manevra kabiliyetini bir araya getiren modüler bir mekanik mimariye sahiptir. HDPE ana iskelet, akrilik elektronik kompartıman, 8 iticili hareket sistemi ve görev mekanizmaları birlikte çalışarak aracın su altı görevlerine uygun bir yapı oluşturur. Yeni versiyonda üretim yöntemi, sızdırmazlık çözümü ve operasyonel süreçler daha güvenilir ve test edilebilir bir sistem elde etmek amacıyla geliştirilmiştir.
Kabuk Tasarımı ve Sızdırmazlık
Aracın ana iskeleti, darbe sönümleme kapasitesi yüksek HDPE malzemeden imal edilmiştir. Bu iskelet, merkezi sızdırmazlık birimini koruyan bir kafes yapı sunarken, modüler ekipman montajına da olanak tanır. Elektronik bileşenler, yüksek mukavemetli akrilikten üretilen silindirik bir kompartımanda muhafaza edilir. Sızdırmazlık; düşük toleranslarda üretilmiş flanş, kapak ve O-ring destekli yapı ile sağlanır.
Yeni versiyonda, önceki 3D baskı yönteminin katmanlı yapısından kaynaklanabilecek mikro boşluk riskleri azaltılmış; akrilik tüp kompartıman ile daha izlenebilir ve bütünlüklü bir yapı hedeflenmiştir.
Modüler Sistem ve İtki Mimarisi
Araç, stratejik olarak konumlandırılmış 8 adet itici ile hareket eder. Yatay düzlemdeki 4 itici, 45 derecelik vectored configuration düzeniyle manevra kabiliyetini artırırken; dikey düzlemdeki 4 itici derinlik kontrolü ve stabilizasyon sağlar. Bu yerleşim, aracın 6 serbestlik derecesinde hareket etmesine imkân tanır. HDPE malzemenin suyun yoğunluğuna yakın özellikleri ise doğal yüzerliği destekleyerek ek balast ihtiyacını azaltır.
Torpido Sistemi
Araç üzerinde iki farklı torpido fırlatma mekanizması bulunmaktadır. Zamanlayıcı kontrollü sistemde torpido, ana araçtan aldığı başlatma sinyaliyle kendi motorunu ve zamanlayıcı devresini aktif eder. Mekanik tahrikli sistemde ise fırlatma, sıkıştırılmış yay enerjisinin kontrollü salınımı ile gerçekleştirilir.
Marker Dropper
Elektromıknatıs tabanlı yük bırakma sistemi, motorlu ve çok parçalı mekanik kollara ihtiyaç duymadan çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bu çözüm, mekanik sürtünmeyi ve sistem karmaşıklığını azaltarak daha hafif, sade ve hızlı tepki veren bir yapı sunar.
Grabber Mekanizması
Grabber mekanizması, aracın görev odaklı mekanik alt sistemlerinden biridir. Modüler gövde yapısı içinde konumlandırılarak su altı görevlerinde fiziksel etkileşim ihtiyacını destekler.
Analiz ve Simülasyon
Araç geometrisi ve mekanik bileşenler, farklı analiz çıktılarıyla değerlendirilmiştir. CFD görselleri gövde etrafındaki akış davranışını, structural analysis çıktıları ise yük altındaki yer değiştirme ve gerilme dağılımını göstermektedir. Temperature analysis görselleri de sistem üzerindeki sıcaklık dağılımını gözlemlemek için kullanılmıştır.
.jpeg)
Dropper atıcı mekanizmasındaki mermi etrafındaki akış davranışını görselleştiren CFD analizi.
.jpeg)
Ana araç gövdesinin yaklaşık 25 metre derinlikteki hidrostatik basınç altında gösterdiği yer değiştirme davranışı.
İticinin su içindeki çalışma koşullarında karşılaştığı akış, direnç ve itki davranışını gösteren hidrodinamik analiz.
Elektronik Sistemimiz
Nautronics AUV’nin elektronik mimarisi, aracın otonom kontrol, güç dağıtımı ve donanım güvenliği ihtiyaçlarını karşılamak üzere özgün olarak geliştirilmiştir. Sistem; STM32 tabanlı uçuş kontrolcüsü ve ekibimiz tarafından tasarlanan güç dağıtım kartı üzerinden çalışır. Bu yapı, yüksek seviyeli otonomi yazılımı ile düşük seviyeli donanım kontrolü arasında daha hızlı, esnek ve doğrudan bir bağlantı kurmayı hedefler.
Özgün STM32 Uçuş Kontrolcüsü
Pixhawk gibi hazır ticari sistemlerin kısıtlamalarını aşmak amacıyla, STM32 mimarisine dayanan özgün bir Uçuş Kontrol Sistemi tasarladık. Düşük gecikmeli su altı otonomisi için optimize edilen bu donanım; gerçek zamanlı sensör veri füzyonu, çok eksenli itici (thruster) tahsisi ve yüksek hızlı telemetri akışını yönetmektedir. Geliştirdiğimiz bu PCB, dar araç içi hacmine uygun form faktörüyle I/O esnekliğini maksimize ederek, otonomi yazılımımız ile donanım katmanı arasında kesintisiz bir köprü kurmaktadır.
Özgün Güç Dağıtım Kartı (PDB)
Tamamen ekibimizce tasarlanan PDB, AUV'nin temel elektriksel altyapısıdır. Hassas mikroelektronikler için çok kademeli voltaj regülasyonu ve ESC'ler için optimize edilmiş yüksek akım iletim ağı sunar. Sürekli aşırı akım, termal ve voltaj izleme özellikleriyle donatılan bu mimari, tüm operasyonel fazlarda güvenli güç aktarımını ve donanım korumasını garanti eder.
Yazılım Sistemimiz
Nautronics AUV’nin yazılım mimarisi, ROS 2 Humble altyapısı üzerine kuruludur. Sistem; görev planlama, sensör verilerinin işlenmesi, görüntü tabanlı algılama, simülasyon ortamı ve araç kontrol süreçlerini modüler bir yapı içinde bir araya getirir. Bu yapı, Python ile hızlı geliştirme ve C++ ile performans gerektiren işlemleri desteklerken, su altı görevlerinde düşük gecikmeli ve test edilebilir bir otonomi akışı oluşturmayı hedefler.
Bu yıl yazılım tarafında özellikle görev planlama, lokalizasyon, algılama ve simülasyon tabanlı test süreçleri yeniden ele alınmıştır. Böylece fiziksel testlere geçmeden önce görev mantığı, kontrol algoritmaları ve algılama akışları sanal ortamda doğrulanabilir hale getirilmiştir.
Görev Planlama
Önceki görev yönetimi yaklaşımında kullanılan behaviortree_cpp yerine, bu yıl Python tabanlı ROS 2 behavior tree framework’ü olan py_trees kullanılmaya başlanmıştır. Bu tercih, yazılım ekibinin Python yetkinliğine daha uygun bir geliştirme ortamı sağlamış ve görev mantığının daha hızlı kurulmasına yardımcı olmuştur.
py_trees yapısı; görev adımlarının modüler şekilde tanımlanmasını, farklı görev senaryolarının hızlı test edilmesini ve hata durumlarında alternatif davranışların daha kolay entegre edilmesini destekler. Böylece AUV’nin su altı görevlerinde daha esnek ve okunabilir bir otonomi akışı kurulması hedeflenmiştir.
Simülasyon ve Hardware-in-the-Loop Testleri
Fiziksel su testlerine geçmeden önce yazılım süreçlerini doğrulamak için Gazebo Harmonic simülasyon ortamı kullanılmaktadır. RoboSub yarışma elemanları ve AUV’nin URDF modeli bu ortamda yeniden oluşturularak görev planlayıcı, kontrol algoritmaları ve mekanizma davranışları test edilebilir hale getirilmiştir.
Bu yaklaşım, özellikle torpido gibi mekanizmaların, görev senaryolarının ve araç kontrol süreçlerinin fiziksel donanıma aktarılmadan önce değerlendirilmesini sağlar. Böylece donanım hazır olmadığında bile yazılım geliştirme ve test süreci devam ettirilebilir.
Sualtı Algılama ve Poz Tahmini
Sualtı algılama sürecinde yalnızca bounding box tabanlı nesne tespiti yerine, YOLO Pose kullanılarak yarışma elemanlarından semantik anahtar noktalar çıkarılmaktadır. Elde edilen 2D görüntü koordinatları, Perspective-n-Point algoritmasıyla işlenerek kameraya göre 6D poz tahmini yapılmasını sağlar.
Bu göreceli poz verisi, Visual Servoing kontrolcüsüne doğrudan girdi sağlayarak aracın hedefleri gerçek zamanlı takip etmesini ve hizalanmasını destekler.
Kontrol ve İzleme Arayüzü
Yazılım sistemi yalnızca otonom görev çalıştırmak için değil, araç durumunu canlı olarak izlemek ve test sürecini yönetmek için de arayüzlerle desteklenmiştir. Telemetri ekranı; motor durumları, sensör verileri, batarya seviyesi, sistem sıcaklığı ve dış basınç gibi değerlerin takip edilmesini sağlar.
Bu arayüz, test sırasında aracın davranışını gözlemlemeyi ve olası hata durumlarını daha hızlı fark etmeyi kolaylaştırır.
