Yapay Zekâ Destekli Otonom Drone Projesi

Bilgisayarlı görü, nesne tespiti ve otonom rotalama algoritmalarını bir araya getirerek kendi yapay zekâ destekli İHA sisteminizi adım adım geliştirin.

Geleneksel insansız hava araçları (İHA) yalnızca bir pilotun kumanda komutlarıyla hareket ederken, yapay zekâ destekli otonom dronelar çevresini görüntü işleme algoritmalarıyla analiz eder, hedefleri tespit eder ve anlık kararlar alarak görev icra eder.

Bu projemizde; bir mikrobilgisayar (Raspberry Pi / Jetson Nano), kameradan alınan canlı görüntüyü işleyen OpenCV kütüphanesi ve uçuş kartıyla MAVLink üzerinden haberleşen DroneKit yapısını birleştirerek hedefine kilitlenen ve otonom iniş gerçekleştiren bir yapay zekâ dronu tasarlayacağız.

1 Gerekli Donanım Bileşenleri

Gelişmiş bir otonom drone sistemi kurmak için doğru mekanik ve elektronik parçaları seçmek kritik önem taşır. Proje mimarimizde kullanacağımız ana donanımlar şunlardır:

• Gövde (Frame): F450 veya F550 karbon fiber / plastik dayanıklı şasi.
• Motor ve ESC: 920KV fırçasız motorlar ve 30A ESC sürücüler.
• Güç Yönetimi: 3S / 4S LiPo Batarya ve Raspberry Pi için 5V 3A BEC güç modülü.

2 Sistem ve Yazılım Mimarisi

Yapay zekâlı drone projesi üç ana katmandan oluşur: Görüntü İşleme (Sense), Karar Mekanizması (Plan) ve Uçuş Kontrolü (Act).

3 Python ve OpenCV ile Hedef Takip Kodu

Aşağıdaki Python kodu, drone üzerindeki kameradan alınan canlı akışta kırmızı renkli bir hedef objeyi (örneğin iniş pisti pedini) tespit eder ve hedefin merkez koordinatlarını hesaplar:

import cv2
import numpy as np

# Kamerayı başlat
cap = cv2.VideoCapture(0)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 640)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 480)

while True:
    ret, frame = cap.read()
    if not ret:
        break

    # BGR görüntüyü HSV renk uzayına dönüştür
    hsv = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2HSV)

    # Kırmızı renk aralığı maskelemesi
    lower_red = np.array([0, 120, 70])
    upper_red = np.array([10, 255, 255])
    mask = cv2.inRange(hsv, lower_red, upper_red)

    # Konturları bul
    contours, _ = cv2.findContours(mask, cv2.RETR_TREE, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

    for cnt in contours:
        area = cv2.contourArea(cnt)
        if area > 500:
            x, y, w, h = cv2.boundingRect(cnt)
            cx, cy = x + w//2, y + h//2
            
            # Hedef merkezini çiz
            cv2.rectangle(frame, (x, y), (x + w, y + h), (0, 255, 0), 2)
            cv2.circle(frame, (cx, cy), 5, (0, 0, 255), -1)
            
            # Ekran merkezine göre sapma miktarını hesapla (320, 240)
            error_x = cx - 320
            error_y = cy - 240
            print(f"Hedef Sapması - X: {error_x}, Y: {error_y}")

    cv2.imshow("Drone AI Vision", frame)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

4 MAVLink ve DroneKit ile Otonom İniş

Hesaplanan sapma miktarları (error_x ve error_y), PID kontrolcü mantığıyla yumuşatılarak DroneKit üzerinden uçuş kartına set_velocity_body komutu olarak gönderilir. Drone, hedef tam ekran ortasına gelene kadar kendini hizalar ve ardından otonom olarak alçalarak hassas iniş gerçekleştirir.

1. Otonom Kalkış (Takeoff): Drone belirlenen güvenli irtifaya (örneğin 3 metre) yükselir.
2. Arama Modu (Search): Kamera görüş alanında hedef algılanana kadar belirlenen waypoint noktalarında gezinir.
3. Hizalanma (Center Alignment): Hedef algılandığı anda sapma değerlerini sıfırlamak için yatayda düzeltme yapar.
4. Hassas İniş (Precision Landing): Hedef merkezdeyken dikey hızı kademeli düşürerek inişi tamamlar.

5 Başarılı Yapay Zekâ Drone Projesi İçin Altın Kurallar

• Önce Simülasyonda Test Edin: Gerçek uçuş yapmadan önce SITL (Software In The Loop) ve Gazebo simülatör ortamında kodlarınızı doğrulayın.
• Güvenlik Anahtarını Unutmayın: Acil durumlarda otonom moddan manuel kumanda moduna (POSHOLD / STABILIZE) geçebilecek bir kumanda anahtarı tanımlayın.
• Işık Şartlarına Dikkat Edin: Yalnızca renk tabanlı tespit yerine YOLOv8-tiny veya MobileNet SSD gibi derin öğrenme modelleri kullanmak farklı hava koşullarında çok daha kararlı sonuç verir.