Otonom görevler arasında bulunan harf tanıma, Dumlupınar denizaltına en yakın konumda robotu konumlandırma ve çemberden temassız geçme görevleri için görüntü iĢleme kullanılmalıydı bu yüzden nesne yönelimi, yorumlamalı, birimsel ve etikileĢimli yüksek seviyeli bir programlama dili olan Pyhton tercih edilmiĢtir.
Diğer programlama dilleri tahmin edilebileceği üzere Python (C,C++,Perl,Ruby ve benzeri gibi) bir programlama dilidir. Tıpkı öteki yazılım dilleri gibi, önünüzde duran kara kutuya yani bilgisayara hükmetmenizi yani yönetmenizi sağlar.
Python dilinin öne çıkaran unsurlardan biri ise bilimsel yöntemlerde kullanılması ve çok hızlı iĢlem yapmasıdır. Bir baĢka yönden incelediğimizde Python ile Arduino,Raspi ve benzeri programlanabilir elektronik kartlar ile harika iĢler çıkardığını biliyoruz.
OpenCV, Python geniĢ kütüphanesinden eklenebilen görüntü iĢlemede kullanılabilen yazılım mühendisleri tarafından geliĢtirilen açık kaynak kodlu kütüphanedir. OpenCV kütüphanesi içerisinde görüntü iĢlemeye (image processing) ve makine öğrenmesine (machine learning) yönelik 2500‟den fazla algoritma bulundurmaktadır. Bu algoritmalar ile yüz tanıma, nesneleri ayırt etme, insan hareketlerini tespit edebilme, nesne sınıflandırma, plaka tanıma, üç boyutlu görüntü üzerinde iĢlem yapabilme, görüntü karĢılaĢtırma, optik karakter tanımlama OCR (Optical Character Recognition) gibi iĢlemler rahatlıkla yapılabilmektedir. Bu yüzden otonom görevler için tercih edilmiĢtir. Temel iĢleyiĢ adımları ġekil 53‟te gösterilmiĢtir.
43
ġekil 53: Yazılım iĢleyiĢ adımları 4.4. DıĢ Arayüzler
Raspberry pi B (RSP) ile motor kart sürücü (Pixhawk) RSP‟nin USB port giriĢiyle bağlantı kurulmaktadır. RSP bağlantısı kurulan Pixhawk, kontrol masası ile veri alıĢveriĢini Ethernet data aktarımıyla gerçekleĢmektedir. Alınan verileri derleyip görev için gerekli olan komutları QGroundControl programı içerisinde yapmaktadır.
Görevler için hazırlanan programlar Pyhton dili ile yazıldı. Yazılan program RSP‟nin içerisinde oluĢturulan klasöre yüklenmektedir. Kontrol masasında kullanacağımız bilgisayarda da oluĢturan klasöre eriĢilebilmektedir. Kontrol masasında kullanılan arayüz Windows 10 iĢletim sistemi kullanılmaktadır. Windows 10 iĢletim sistemi Microsoft Ģirketinin en güncel iĢletim sistemidir. Tüm uygulamalarla optimazyonu olan ve programlarla çalıĢabirliği en düst düzeydedir. QgroundControl arayüzü Bluerobotics mühendisleri tarafından geliĢtirilmiĢtir. Sensör verilerin okunması ve motorların konfigürasyonu (motorların konumlandırılması) Qgroundcontrol ile sağlanmaktadır.
Otonom görevler için açık kaynak olan Mavlink protokolünden yararlanıldı. Makine öğrenme dili olarak yaygın olarak kullanılan Python dili, açık kaynak olan MAVlink için de kullanılmıĢ. Piyasada açık kaynak olarak kullanılanılan yazılım paketlerinden en verimlisi. MAVlink yer kontrol istasyonlarında objenin hız, yönelim ve gps konumunun iletimini sağlayan bir message marshalling library‟dir. Birçok türevine benzer birtakım bit dizinleri vardır: yük boyutu, paket sekansı, sistem id'si, gönderici id'si, alıcı id'si, mesaj id'si, mesaj içeriği vb. Sualtı robotumuzla su üstü istasyonu böylelikle iletiĢime geçmektedir.
44
ġekil 54: Raspberry Terminal Kod Arayüzü
ġekil 55: QgroundControl Sistemi Main Out Parametreler
45
ġekil 56: QgroundControl Sistemi Motor Konfigürasyonu
46 sağlamaktadır. Laboratuvarlarda ilk yardım dolabı mevcuttur. Acil durumlarda ihtiyacı karĢılayabilecek tüm ekipmanlar içerisinde bulunmaktadır.
Robotun üzerinde ve kullanılan diğer tüm alanlarda uyarı etiketleri ve çıkartmalar (ġekil 57) kullanılmıĢtır. Kaza risklerini en aza indirmek için iĢ güvenliği analiz formları takım üyeleri tarafından kullanılmıĢtır
Takım üyeleri gereken zamanlarda kiĢisel koruyucu ekipmanlarını örneğin koruma gözlüğü, koruma eldiveni, kulak tıkacı, maske, can yeleği gibi ekipmanları çalıĢmalarına baĢlamadan önce mutlaka kullanılır.
YarıĢma Ģartnamesinde istenildiği gibi;
✔ Araç üzerinde ve kontrol istasyonunda acil durdurma butonu olacak Ģekilde robot tasarlanmıĢtır.
✔ Sızdırmazlık konusunda robot birçok teste tabi tutulmuĢtur.
✔ Araç üzerinde ve kullanılan diğer ekipmanların üzerinde uyarı çıkartmaları daima kullanılmaktadır.
✔ Tüm kabloların elektrik yalıtımı sağlanmaktadır.
✔ Tasarımlarımızda keskin noktalar ve sivri uçlar bulunmamaktadır.
✔ Araç üzerinde bulunan elektrik motorlarının suya karĢı izolasyonu vardır.
ġekil 57: Ekipmanlarda Kullanılan Uyarı Çıkartması
47
ġekil 58: T200 Motorunun Üzerine YapıĢtırılmıĢ Uyarı Çıkartması
ġekil 59: ÇalıĢmalar Sırasında Alınan Güvenlik Önlemleri
48 6. TEST
Gedik Robotics Team robotu oluĢturmadan önce her bir parçayı denemiĢtir. Her bir malzemenin dayanıklılığını hem fiziksel ortamda hem de dijital test ortamında incelemiĢtir. Bu Ģekilde havuz testinden önce diğer malzemelerin sızdırmazlığından emin olunmuĢtur. Havuz testlerinde izlenecek senaryo Ģu Ģekildedir:
1-Havuzun 2 metre uzaklığında olacak Ģekilde masa üzerine yer istasyonunun kurulması.
2-Havuzun içine yapılacak görevlere uygun olarak etapların kurulması.
3-Robotun son kontrollerinin yapılması.
4-Robotun suya atılması.
5-Kontrol ekibinin havuzu görmeyecek Ģekilde görevleri yerine getirmesi 6-Robotun sudan alınması.
7-Sudan alınan robotun tekrardan kontrollerinin yapılması.
8-Kontrol masasının, etrafın toparlanması ve havuz çevresi düzeninin sağlanması.
ġekil 60: DıĢ akıĢ etkisinde pervane gerilme dağılımı
Sonlu elemanlar analizleri ANSYS Fluid Flow (CFX) kullanılarak yapılmıĢtır. Robot dıĢ akıĢ analizi için geliĢtirilen sonlu eleman yapısı, üçgen ve dörtgen meshlerden oluĢturulmuĢtur. GeliĢtirilen model toplam 78442 eleman ve 14696 düğümden meydana gelmektedir.
49
ġekil 61: Statik Yük Altında Enclosure Gerilme Analizi
Özel tasarım enclosure statik yüklü 250 N kuvvet altında tasarımın desteğe yakın çok küçük bölgesinde maksimum değeri 1.698MPa olarak bulunmuĢtur. Bu sayede yapılan gerilme analizinin sonucunda kabul edilebilir bir sonuç elde edilmiĢtir.
50
ġekil 62 :Statik Yük Altında Enclosure Güvenlik Faktörü Analizi
Özel tasarım enclosure 250 N kuvvet altında güvenlik faktörün analizinde minimum değeri 15 olarak bulunmuĢtur. Bu sayede güvenlik analizi sonucunda sekizin üzerinde çıkarak malzeme sağlamlığı yüksek olan bir sonuç elde edilmiĢtir.
ġekil 63: Enclosure Üzerine Yapılan Kuvvet Testi
Üzerine yük binen Enclosure belli bir noktadan sabitlendiğinde uygulanan kuvvet noktasına göre bükülmeler olup olmadığı test edildi. Herhangi bir bükülmeyle karĢılaĢılmadı.
51
Ġsim Maximum
Güvenlik Faktörü
Safety Factor (Per Body) 15 Gerilme
ġekil 64: Enclosure Statik Analiz Değerler
52
ġekil 65: Statik Yük Altında Ġticilerin Gerilim Analizi
Analiz sonuçları statik yük altında yapıda oluĢan gerilme dağılımı bakımından incelendiğinde robotun üzerinde motor bağlantı yuvasıyla gövde arasına dikey yönde tork uygulanmıĢtır ve gerilim seviyesi maksimum 0.2503 MPa ölçülmüĢtür. Elde edilen gerilme değerleri su altı robot üzerindeki yapıda kullanılan malzemelerin akma gerilmeleri altında olduğundan emniyet sınırları içerisinde olduğu görülmüĢtür. Yapılan analiz sonucunda, modelin kritik noktalarında meydana gelen basınç değerlerine göre robot gövde yapısının tasarımsal uygunluğu teyit edilmiĢtir.
ġekil 66 : Fırçasız Motor Thrust Testi
Tasarımlarını ve analizlerini yaptığımız farklı değerdeki (hatve, pal sayısı, geniĢlik) pervanelerin motorlara montajı yapılarak elde edilen thrust değerlerini ve çektiği akım değerlerinin testini yaptık. Ventilasyon ve kavitasyon kayıplarınının thrust etkisini ölçmek için aynı tip pervane üzerine fiziki hasar meydana getirerek ölçümler sağladık. Bu testin videosunu da Gedik Robotics Team Youtube kanalından paylaĢtık [4].
https://www.youtube.com/watch?v=_ggh8vCSC2w&feature=youtu.be
53
ġekil 67: Brushless Motor Thrust Testi Değerleri
Ġsim Maximum
ġekil 68: Ġticilerin Statik Analiz Değerleri
54
ġekil 69: Esnek Tutucunun Sudaki Testi
Tasarımı ve üretimini yapılan Esnek Tutucunun su altınd4 barlık basınç testini baĢarıyla tamamlamıĢtır.
ġekil 70: Elektronik Devre Kartı Kontrol Testi
Tasarlanan ve baskısı alınan devre kartının çalıĢıp çalıĢmadığı kontrol edildi ve kullanıma hazır hale geldi.
55 7. TECRÜBE
ĠĢ güvenliğinin çok önemli bir faktör olduğu bu süreçte daha net anlaĢıldı. Öncelikle bireysel güvenlik önlemleri alınmıĢtır daha sonra çalıĢma ortamının güvenliği sağlanmıĢtır. Gerekli iĢ ekipmanlarını (koruma gözlüğü, eldiven vs.) gerektiği yerde kullanabilme tecrübesine sahip olunduğu için herhangi bir iĢ kazası yaĢanmamıĢtır.
Su altı robotunda elektronik kompenentlerin muhafazası için kullanılan Enclosure‟un su altında yapılan testlerde içine su girip girmediğini kontrol etmek için dıĢarı çıkartmak durumunda kalmak zaman kaybettirdiğinden Enclosure içine Leak sensör ekleyerek bu soruna çözüm getirildi. Leak sensör, enclosure içine su girdiğinde data bilgisinde arayüzde göstermektedir, dolayısıyla istenildiği takdirde güç kesilebilir hale gelmektedir. Bu sensör elektronik donanımın zarar görmemesini sağlamakta ve malzeme tasarrufu elde edilmektedir.
Teknofest 2018 yarıĢmasında FPV kamerayı dikeyde kontrol edilebilen servo motorunu joystick üzerindeki tuĢ ile kontrol edilmekteydi. Önceki yarıĢmalarda pilotumuzun kafasına aparat ile tutturulmuĢ olan 6 eksenli bir adet IMU ile pan-tilt mekanizması ile sürülmüĢtür.
YarıĢmadan sonra pilotun yaĢadığı zorluklardan biri enclosure içerisindeki kameranın sabit olmaması ve durmadan sallanması sonucu net görüntü alamamıĢ ve bu durum yarıĢmadaki zamanlamada olumsuz yönde karĢımıza çıkmıĢtır. Kameraya bağlı olan servo motoru 3B yazıcıdan baskı alınmıĢ parçaya oturtulmuĢ, kusursuz ve net bir görüntü elde edilmiĢtir. Eski halinde olan sorunların çözümü için revizyona gidilmiĢtir ve bu sorunlar minimuma indirgenmiĢtir.
Enclosure testleri sonucunda elde edilen bir diğer tecrübe ise ön cama takılan alüminyum parçada 2 adet oring olması sızdırmazlık noktasında bize maksimum yarar sağlaması için bu sayıyı 3'e çıkartarak sızdırmazlık sınırının artması sağlandı.
Tasarımın üretim malzemesine ilk olarak alüminyum 6000 serisi olarak karar verilmiĢti ancak fiyatı pahalı olduğundan bunun yerine PLA Filament malzemesini kullanarak hem daha ucuz hem daha mukavemetli bir sistem tasarımı yapılması sağlandı.
56 8. ZAMAN, BÜTÇE VE RĠSK PLANLAMASI