4. ARAÇ TASARIMI
4.2.1. Mekanik Tasarım Süreci
ASFAROV’un genişlik yükseklik ve boy ebatlarının gösterildiği üst, yan ve ön görünüşlerinin bulunduğu teknik resmi aşağıdaki gibidir.
Şekil 2.ASFAROV Teknik Detay Resmi
8
Tasarlanan modelinin örnek 3D render görüntüleri ve nihai iskelet tasarımı aşağıdaki gibidir.
Şekil 3a.3D Görünüm
Şekil 4b.3D Görünüm
Şekil 5c.3D Görünüm
9
Üretim Aşamalarından Resimler
10
KUTUSU 20mm Kutu Tip Sigorta Yuvası
3 FIRÇASIZ
3D Printerda basım için PLA baskı malzemesi seçilmiştir.
5 BATMAZLIK
TANKI
İçi hava dolu olan bu tanklar içerisine su pompaları vasıtasıyla balast suyu alarak
batış ve yüzeye çıkış işlemlerini gerçekleştirmek için tasarlanmıştır.
4.2.3. Üretim Yöntemleri
Üretim planlaması, maliyeti azaltma ve çalışma performansını artıracak şekilde yarışma gününe yetişecek biçimde gerekli testlerin yapılarak süre de göz önünde bulundurularak optimum şekilde yapılması planlanmıştı. Çalışmalar bu hedef doğrultusunda hızla devam etmektedir.
4.2.4. Fiziksel Özellikler
ASFAROV aracı 10 motorlu, 3 sensörlü bir denizaltıdır. Motorlardan 6 tanesi fırçasız olup itki ve manevra sistemi için kullanılmaktadır. 2 adet servo motor ise
Robot kolun tutma ve bırakma görevlerini yerine getirmesi için kullanılmıştır.2adet servo motor ise kameradan sağlıklı görüntü alınabilmesi için yerleştirilmiştir. Su geçirmez ultrasonik sensör ise havuzdaki su derinliğini ölçmek için
11
yerleştirilmiştir. Nem sensörü robotun elektronik aksamının sudan korunması ve iç ortama su sızıp sızmadığını her an kontrol etmek için yerleştirilmiştir. Denge sensörü ise de robotun hareketlerini düzenlemek ve onu stabil bir şekilde tutabilmek için yerleştirilmiştir.
ASFAROV yaklaşık 6,75kg gelmektedir. Robotun kenar ölçüleri ise 46cmx35cmx26cm olarak tasarlanmıştır. Bu da hacim olarak 41.860cm3 gelmekte dir.
Bu da yaklaşık olarak 0,042m3 değerine karşılık gelmektedir. Ayrıca robotun yüzdürülebilirliğini sağlamak için her biri 0,5lt olan 4 adet hava tankı da robot gövdesine yerleştirilmiştir.
Elektronik Tasarım, Algoritma ve Yazılım Tasarımı 4.3.1. Elektronik Tasarım Süreci
Arduino Mega 2560; Atmega2560 temelli bir mikrodenetleyici kartıdır. Üzerinde 54 adet dijital giriş/çıkış pini (15 tanesi PWM çıkışı
olarak kullanılabilir), 16 analog giriş, 4 UART , 16Mhz kristal, usb soketi, güç soketi, ICSP konektörü ve reset tuşu
bulundurmaktadır.
2 GÖRÜNTÜ
AKTARIMI
1080p Full HD renkli CMOS sensor (1920x1080 Piksel)
Yansıma engelleyici lens kaplama ile canlı görüntüler
Düşük ışıkta süper performans 16Mega Pixel Mega Pixel (4608x3456)
resim yakalama (yazılım ile)
30 frame/sn’e kadar haraketli görüntü kaydı yapabilme
3 SİGORTA Malzeme: UL-Rated 94V0 Termoplastik Akım: 5A, 10A, 15A, 20A, 25A, 30A
Çalışma Sıcaklığı: -40 ° C ~ 85 ° C
4 ESC Çıkış daimi akım: 30A
BEC: 2A / 5V lineer mod BEC
12
KOLU Logitech 3d extreme projoystick
9
GÜÇ KAYNAĞI
Giriş: 25.2~46.8VDC Çıkış: 12VDC
10 KABLO 1.5mm kalınlığında 30A akıma dayanıklı 30m uzunluğunda 4lü kablodur.
11 SERVO
MOTOR
Yüksek Tork / Düşük gerilim ile besleme / Sürücü ihtiyacı bulunmaması
13
ASFAROV’un elektronik tasarım nihai blok şeması aşağıda verilmiştir
14 4.3.2. Algoritma Tasarım Süreci
ASFAROV’ un nihai algoritma şeması aşağıda verilmiştir.
Şekil 6.Sistem Algoritması
15 4.3.3. Yazılım Tasarım Süreci
ASFAROV aracının kontrol ve görüntü aktarımı için python, dengeleme ve navigasyon işlemleri içinde arduino programlamak için gerekli olan C programlama dili kullanması planlanmıştı. Plana uygun olarak gidilmektedir. İki takım üyesi bu işlemlerin hayata geçirilmesi için yazılım ve kodlama işi ile uğraşmaktadır. Bu işlemler tamamlandığında ASFAROV su altında teste sokulacaktır.
Kameradan alınan görüntünü C# programı üzerinde görüntü işleme araçları ile filtreleme işlemlerine tabi tutularak su altındaki yazınının okunula bilirliği arttırılarak hakem ve pilot tarafından kolay okunabilmesinin amaçlanmaktadır.
4.4.Dış Arayüzler
Görüntü aktarımı için bileşenlerde bahsedilen hd webcam ile görüntüyü kontrol istasyonu olarak kullanılacak olan dell inspiron 5567 model numaralı bilgisayara aktarılması ve bu bilgisayar üzerinden takip edilmesi planlamıştır. Aktarımı daha optimize hale getirmesi düşünülen bazı görüntü temizleme işlemlerini deC# dilinde open cv, emug cv v.b. görüntü filtreleme programları ile bu istasyon üzerinden gerçekleştirilmesi planlanmaktadır Veri aktarımı ise kontrol istasyonunda bulunan arduino mega adk ile ASFAROV’a gönderilen tx rx seri haberleşme kabloları üzerinden slave olan bir diğer Arduino Mega Adk’ ya göndererek veri takibi ve kontrolünü gerçekleştirmesi hedeflenmektedir.
5. GÜVENLİK
Güvenlik her şeyden daha önemlidir. Bu nedenle ASFAROV takımı güvenliğe aracın dizaynından suya indirilmesine kadar her kademede güvenlik işlemlerini aşağıdaki basamaklarda sıralamıştır.
Çalışanların güvenliğini sağlamada takım içinde bir güvenlik elemanı gerekli araştırmaları sonunda (gözlük, eldiven kullanımı, elektronik ve elektrik işlerinde yalıtım güvenliği gibi) öğrendiği bilgilerle denetimi sağlayacaktır.
Sadece çalışanların güvenliği değil aracın güvenliği içinde aşağıdaki önlemlerin alınmasını amaçlanmaktadır.
ASFAROV aracını tasarım bölümünde gösterildiği gibi keskin olmayan kavisli bir şekilde tasarlamak
Pervanelerin etrafına kablo ve halata dolanma ihtimaline karşı koruma oluşturmak
Her bir motordan önce kısa devre korumasına karşın bir 30A lik sigorta konulması
İçerideki nem ve sıcaklığı kontrol amacıyla DHT21 sıcaklık ve nem sensörü ile sürekli kontrol etmek
Sıvı seviye sensörü ile elektronik devre koruma kabında olabilecek sızıntıyı tespit etmek.
Suda fazla kalacak kablolar ve halatları toplayacak yaylı makara sistemi ile kablo dolaşmasını önlemek.
Motorların su ile temasını azaltıcı motor koruma kapları.
16
6. TEST
ASFAROV aracının iskeletinin tamamlanması mayıs ayı gibi planlanmıştı. Fakat yazıcının baskı alanının yetersiz kalması ve bu nedenle parçaların dışarıda bastırılmak istenmiştir.
Yapılan araştırma sonunda dışarıdaki baskı maliyetlerinin çok yüksek olmasından dolayı ASFAROV’un daha küçük parçalara bölünerek basılıp sonra birleştirilmesine karar verildi. Bu süreçten dolayı gövdenin tamamlanması uzun sürmüştür. Gövde 1 Temmuz itibari ile tamamlanmıştır. Elektronik ve elektriksel aksam yeni döşenmeye başladığı için henüz test aşamasına geçilememiştir. En yakın zaman da havuz ortamında testlere başlanması planlanmaktadır.
7. TECRÜBE
ASFAROV’un gövdesi tasarlanırken birçok model incelenmiş ve en uygun gelen tasarım olan Bluerov seçilmiştir. Solidworks üzerinde modelde yapılan küçük değişiklikler ile nihai tasarım ortaya çıkmıştır. Ön tasarım raporunda seçilen inrunner motorlar gövdeye uydurulamadığı için outrunner motorlara geçiş yapılmıştır.
Gövde baskısının yapılması uzun saatler aldığından iki adet 3d yazıcı 7 gün 24 saat çalıştırılmış bunun sonucunda bazen gece flament bitmesi, bazen nozule tıkanmaları sonucu ortaya vakit ve malzeme kaybı sorunları çıkmıştır. Bu problemleri halletmek için atölye ye kamera ile takip sistemi kurulduktan sonra yazıcıların bağlı bulunduğu bilgisayarları evden yönetmek suretiyle bu kayıplarında önüne geçilmiştir.
17
8. ZAMAN, BÜTÇE VE RİSK PLANLAMASI
Zaman Planlaması
İşin Adı Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos
Ön Tasarım Yarışma Kuralları Analizi Malzeme Araştırma Üretim Araştırma Ön Tasarım Raporu Hazırlama Kritik Tasarım Çalışması İskelet Üretim Tasarımı Elektronik Tasarım Kritik Tasarım Raporu Test Aşaması Sızdırmazlık Testi Manevra Kabiliyet Testi Denge Testi
18 Bütçe Planlaması
ASFAROV’un gövdesi pvc borundan yapılması tasarlanmıştı. Fakat nihai tasarımda 3D yazıcı ile basılmasına karar verildi. Bu da maliyetin biraz yükselmesine neden oldu. Motor modelinin ve ESC modelinin değişmesinden dolayı tasarruf sağlanmasına rağmen 3D baskı maliyeti ön tasarım raporundakine oranla biraz artırmıştır.
Tablo 4.Bütçe Planlaması
Kategori Tanımlama Notlar Miktar Birim Fiyat Toplam Fiyat
Elektronik Joystick Logitech Extreme 3D Pro Joystick 942-000031
Elektronik Motorlar DJI outrunner Fırçasız Motor
Elektronik Sensör JSN-SR04T Su Geçirmez Ultrasonic Mesafe Ölçer
Mekanik Tutucu Kıskaç Alüminyum Robot Kol Kıskacı
19
9. ÖZGÜNLÜK
Bu projede çalışmaya başlanırken ilk önce yapılabilecek ölçüde tasarımların yerli ve milli olması hedeflendi. Bu hedefin öz kaynaklarımızla yapabileceği görüldü.
Kaynaklar içinde bulunan 3D yazıcı, takımın tasarımlarını yapabilmesi için önemli bir artı oluşturmaktadır. Seçilen model üzerinde istenen değişikliklerin yapılması, hayal edilen tasarım ortaya konulması için iyi bir fırsat sunmaktadır. Denedikçe ve hataları gördükçe değişiklikler yaparak ortaya S.T.LAB. Takımına ait çok güzel bir robot çıkmaya başlamıştır.
10. REFERANSLAR
https://www.python.org/
https://www.arduino.cc/
https://opencv.org/
https://www.udemy.com/python-ile-goruntu-isleme/learn/v4/content
https://www.raspberrypi.org/
https://grabcad.com/library/bluerov2-1
https://pixycam.com/