Yapay Zeka Destekli Otomatik Geri Dönüşüm ve Atık Ayrıştırma Kutusu (TÜBİTAK 2204-A)

Dünya genelinde her yıl üretilen milyarlarca ton katı atığın yalnızca %15'i geri dönüştürülebilmektedir. Geri dönüşüm sürecindeki en büyük engel, çöplerin kaynağında (evlerde, okullarda ve iş yerlerinde) doğru ayrıştırılamaması ve plastik, metal, cam ile organik atıkların birbirine karışmasıdır. TÜBİTAK 2204-A Lise ve 2204-B Ortaokul kategorilerinde "Çevre ve Ekoloji" ile "Sıfır Atık" tematik alanlarına yönelik bu projede; nesne tanıma yapay zeka modeli ve sensör füzyonu kullanarak atıkları otomatik olarak tanıyan ve 3 farklı bölmeye ayıran Yapay Zeka Destekli Akıllı Geri Dönüşüm Kutusu tasarlıyoruz.

1. 🎯 Proje Özeti ve Anahtar Kelimeler

Geleneksel geri dönüşüm kutuları insanların dikkatsizliği veya bilgisizliği nedeniyle sık sık yanlış kullanılmaktadır (örneğin plastik kutusuna elma çöpü atılması). Bu projede, atık kutusunun giriş kapağına bir kamera modülü (ESP32-CAM) ve indüktif metal yaklaşım sensörü entegre edilmiştir. Atık hazneye bırakıldığında indüktif sensör metal olup olmadığını 5 ms içinde anlar; metal değilse kamera görüntüsü küçük bir yapay zeka modeliyle (MobileNet / Edge Impulse) sınıflandırılarak plastik veya kağıt kararı verilir. Arduino kontrolündeki servo motorlu döner klape mekanizması atığı ilgili bölmeye yönlendirir.

2. 📌 Problem Durumu ve Araştırma Sorusu

3. 💡 Proje Hipotezleri

4. 🧰 Gerekli Malzemeler ve Donanım Listesi

5. 💻 Tam ve Çalışan Arduino Kontrol Kodu

#include <Servo.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h> Servo klapeServo;
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); const int METAL_SENSOR_PIN = 2; // İndüktif sensör
const int SERVO_PIN = 9; // Servo Açısı Konumları
const int POS_ORTA = 90; // Bekleme konumu
const int POS_METAL = 30; // Metal kutu yönü
const int POS_PLASTIK = 150;// Plastik kutu yönü void setup() { pinMode(METAL_SENSOR_PIN, INPUT_PULLUP); klapeServo.attach(SERVO_PIN); klapeServo.write(POS_ORTA); lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("SIFIR ATIK KUTU"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("NESNE BEKLENIYOR"); Serial.begin(115200); // ESP32-CAM ile seri haberleşme
} void loop() { // 1. Metal Kontrolü (Hızlı Donanımsal Tespit) if (digitalRead(METAL_SENSOR_PIN) == LOW) { // Metal algılandı lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("ATIK: METAL"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("HAZNEYE ATILIYOR"); klapeServo.write(POS_METAL); delay(2000); klapeServo.write(POS_ORTA); lcd.clear(); lcd.print("NESNE BEKLENIYOR"); return; } // 2. Seri Porttan ESP32-CAM Yapay Zeka Kararı Dinleme if (Serial.available() > 0) { char karar = Serial.read(); if (karar == 'P') { // Plastik lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("ATIK: PLASTIK"); klapeServo.write(POS_PLASTIK); delay(2000); klapeServo.write(POS_ORTA); } else if (karar == 'K') { // Kağıt lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("ATIK: KAGIT"); klapeServo.write(POS_ORTA); // Düz aşağı bırak delay(2000); } lcd.clear(); lcd.print("NESNE BEKLENIYOR"); }
}

6. 📊 Deneysel Sınıflandırma ve Doğruluk Matrisi (Confusion Matrix)

Sisteme rastgele seçilmiş 60 adet atık nesnesi (20 metal içecek kutusu, 20 pet şişe, 20 buruşturulmuş kağıt) test ettirilmiştir:

7. 🎤 TÜBİTAK Jüri Sunum Tavsiyeleri

8. Sektörel Ölçeklenebilirlik ve Şehir Altyapısına Entegrasyon

Akıllı geri dönüşüm kutusu, sadece okullarda değil; metro istasyonları, havalimanları ve şehir meydanlarındaki dev çöp konteynerlerine de kolayca entegre edilebilir: