T.C
MİLLİ EĞİTİM BAKANLIĞI
BAYBURT MESLEKİ ve TEKNİK ANADOLU LİSESİ
13. ULUSLARARASI MEB ROBOT YARIŞMASI
ENDÜSTRİYEL ROBOTİK KOL KATEGORİSİ
YÜRÜYEN ROBOT KOL TASARIMI
“Robotik Kol Üretim Raporu”
Robot ismi: “Halâskârgazi”
Danışman Öğretmen: Turgut KOÇER
Grup Üyesi: MUHAMMET EMİN ÇALIŞKAN Grup Üyesi: TOLGA TOKAY
2019 – BAYBURT
1-AMAÇ
ÖZET
Robot kol, insanın kol fonksiyonlarından esinlenmiş mekanik bir yapıdır. Biz buna bir cismi tutma ve başka bir yere bırakma eylemlerinin yanı sıra, yürüme eylemi de ekleyerek bilgisayar yardımıyla kontrol edilebilmesini hedefledik.
Projemizde robot kol tasarımının yapılması ve onu yürütebilecek bir mekanizma yaptık. Proje için gerek duyulacak ekipmanlar ve bu ekipmanların genel bilgilerini tanıttık.
Proje için gerekli olan mekanik parçaların kodlarını Arduino ortamında programladık.
Robot Kol Mekanizması:
Şekildeki robot-insan benzetmesinden yola çıkarak, bel kısmı tekerlekli ve sağa-sola- ileri-geri hareket edebilen bir araba gibi tasarlanacaktır. Omuz kısmı 360° sağa-sola, dirsek kısmı araba üstündeki platforma sabitlendiği için sadece aşağı-yukarı hareket edebilecek şekilde kontrol edilecektir. Parmaklar, maşa gibi iş görecek şekilde tasarlanacaktır.
Projede gerekli olan yapılar aşağıdaki başlıklar şeklinde açıklanabilir.
Arduino Uno Servo Motor 4 Adet Teker
Kol için Gerekli plastik parçalar (PLA malzemesi,ABS filament) Pil ve Adaptör
Jumper Kablolar Potansiyometre
RF (Radio Frequency) haberleşme modülü
2-YÖNTEM
Arduino
Arduino, açık kaynak kodlu bir uygulama geliştirme platformu diyebiliriz. Hazır gelen kartı ve editörü (Arduino IDE) sayesinde yazılım ve donanımın birleştirilebildiği uygulamalar gerçekleştirilebilir.
Arduino Uno ATmega328 mikrodenetleyici içerir. 14 tane dijital giriş/çıkış pini mevcuttur. Bu pinlerden 6 tanesi PWM olarak kullanılabilmektedir. 6 tane analog giriĢi, bir tane 16 MHz kristal osilatörü, USB bağlantısı, ICSP başlığı ve reset butonu bulunmaktadır.
Bu kartı yalnızca verici yerine kullanmak dışında, bir donanımsal ve yazılımsal uygulamanın birleştiği projelerde de kullanılabilir.
Elektrik Motorları
Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren cihazlardır. En genel haliyle; elektrik motorları biri sabit (Stator) ve diğeri kendi çevresinde dönen (Rotor ya da Endüvi) iki ana parçadan oluşmuştur.
Motor Çeşitleri AC Motorlar DC Motorlar
Step (adım) Motorlar Servo Motorlar
Motorların en genel haliyle sınıflandırılması bu şekilde yapılabilir. Biz projemizde 2 adet DC motor ve 4 adet servo motor kullandık.
Servo Motorlar
Düşük devirlerde bile kararlı çalışabilen, hız ve moment kontrolü yapan motorlardır.
Servo motorlar da step motorlar gibi sürücüye ihtiyaç duyar ve bu sürücüler servo motorlarda tümleşik olarak bulunur. Robot teknolojisinde en çok tercih edilen motor çeşididir. Servo motor içerisinde AC, DC veya Step motorlardan herhangi biri bulunmaktadır. Yükü, konumunda tutabilmek için yeteri kadar tork sağlayabilir. Kodlanmış sinyaller sayesinde açısal olarak döndürülebilmektedirler.
Servo motorlar kendi içerisinde 2 çeşittir.
AC Servo Motor DC Servo Motor
Biz projemiz için 2 adet MG996 ve 2 adet Sg90 servo motor kullandık. Motor seçiminde maliyet/performans açısından değerlendirme yaptık.
MG996 SERVO SG90 SERVO DC Motorlar
Elektirik enerjisini, mekanik enerjiye çeviren elektirik makinasına doğru akım motoru denir. Doğru akım motorlarına DA motor veya DC motor denilmektedir.
DC motorların yol alma momentleri yüksektir. Devir sayıları ayarlanabilirdir. Dönme yönü değiştirilecekse rotora uygulanan gerilirim polaritesi değiştirilerek ( + ve – uçlar) bu sağlanabilir.
RF Haberleşme
RF(Radio Frequency) iki elektronik cihazın haberleşmesi için kullanılan bir yöntemdir. RF haberleşmede alıcı ve verici devre söz konusudur. Bunları bir veya iki adet mikroişlemci kontrol eder.
3-PLANLAMA
YAPILAN ÇALIŞMALAR Yürüyen Robot Kol Tasarımı
Mekanik yapıda plastik aparatlar kullandık. Servo motorların kabloları gerekli açılara uygun biçimde ince kablolar ile plastikaparatlara bağladık. Bağlantı için zil telleri kullandık.
Robot kolun yönlü hareket sağlayabilmesi için, taban kısmında 2 adet DC motor kullandık.
Ön kısımdaki motor yön vermeyi arka kısımdaki motor ise ileri ve geriye doğru yönlenmeyi sağlamaktadır.
Robot kolun ucunda bulunan kıskaca hareket veren servo motor 180⁰ dönebilen bir motordur. Bu motoru 180⁰ seçmemizin sebebi, kıskacın farklı açılardaki cisimleri
kavrayabilmesini sağlamaktır.
Tüm motorlar adaptör ile beslenmektedir. Bunun sebebi MG996 ve SG90 servo motorları aşırı yük altında 2,5 ampere kadar akım çekebilmektedir. Arduino Mega veya herhangi bir Arduino serisinde hiç bir pin bu kadar çok akımı verememektedir.
DC motorların yönlü kullanımı için bir adet sürücü kullandık. Sürücünün özelliğine değinecek olursak, L293D serisi bir entegre kullanılarak oluşturulmuş bir karttır. L293D entegresi bağımsız halde 2 ayrı DC motoru ileri ve geri kontrol edebilmeyi sağlamaktadır.
Bizim seçtiğimiz motorlar düşük akım çektikleri için bu entegreyi tercih ettik. 1.2 amperlik motorlar için L293B serisi uygundur.
Ayrıca, MG996 serisi servo motorlar 6 v ile 10 kg yük kaldırabilmektedirler. Bunun için robot kolun en önemli 2 ekleminde bu motorları kullandık.
“Halâskârgazi”
Arduino Programlanması
Arduino’ nun programlanması, Arduino IDE ortamında gerçekleştirilmektedir.
Programlama dili ise temelinde Processing diline dayanmaktadır. Bu dil C programlama diline benzemektedir.
Arduino Programlama dilinin genel özellikleri:
Program yazımı belirli kalıpta, bloklar halinde olur.
Bloklar, { } parantezleri ile oluşturulur.
Komutlar aynı veya alt alta satırlara yazılabilirler.
Tüm komutlar, noktalı virgül (;) ile biter. Yalnız blok başlatan ifadelerden sonra noktalı virgül kullanılmaz.
Programda kullanılan tüm değişkenler ve bilgi tipleri bildirilir.
Programın baĢında kütüphaneler aktifleştirilir/çağrılır.
Açıklamalar “//” ve “/* */ ” (Birden fazla satır için) ile yazılır.
#define ile eşdeğer ifade atanır.
#include ile kütüphane çağrılır.
#include<Servo.h>
Servo servobir;
Servo servoiki;
Servo servouc;
Servo servodort;
int deger1,deger2,deger3,deger4,deger11;
const int pempe=A0;
const int gri=A1;
const int sari=A2;
const int mavi=A3;
void setup() {
pinMode(2, OUTPUT);
pinMode(pempe, INPUT);
pinMode(pempe,INPUT_PULLUP);
pinMode(gri, INPUT);
pinMode(gri,INPUT_PULLUP);
pinMode(sari, INPUT);
pinMode(sari,INPUT_PULLUP);
pinMode(mavi, INPUT);
pinMode(mavi, INPUT_PULLUP);
servobir.attach(5);
servoiki.attach(3);
servouc.attach(9);
servodort.attach(6);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
deger1=analogRead(pempe);
deger2=analogRead(gri);
deger3=analogRead(sari);
deger4=analogRead(mavi);
deger1=map(deger1,0,4064,0,180);
deger2=map(deger2,0,4064,0,180);
deger3=map(deger3,0,4064,0,180);
deger4=map(deger4,0,4064,0,180);
servobir.write(deger1);
servoiki.write(deger2);
servouc.write(deger3);
servodort.write(deger4);
if (deger4>10)
{digitalWrite(2,HIGH);}
else
{digitalWrite(2,LOW);}
Serial.println(deger1);
Serial.println(deger2);
Serial.println(deger3);
Serial.println(deger4);
}
4-ANALİZ
Tasarımda Karşılaşılan Sorunlar:
1) Sağlam olması düşünülerek kol parçalarını ahşap malzeme seçildi.Her motorun tork ihtiyacı her bir parça için artacağından, dolayısıyla maliyet artacağı için daha hafif ve sağlam olan PVC malzeme kullanmaya karar verildi.
2) Başlangıçta step motor kullanılması uygun görüldü, fakat kontrol devresi karmaşıklığı ve motor maliyetinin yüksekliğinden dolayı servo motor kullanıldı.
STANDARTLAR ve KISITLAR FORMU:
1. Projenizin tasarım boyutu nedir? (Yeni bir proje midir? Var olan bir projenin tekrarı mıdır?
Bir projenin parçası mıdır? Sizin tasarımınız proje toplamının yüzde olarak ne kadarını oluşturmaktadır?)
-Var olan bir projenin eklemeler yapılmış halidir. En az %70 bize aittir. Robot kol tasarımları genellikle mekanik olarak yönetilirler. Ancak biz projemizde hem yürüme fonksiyonu hem de uzaktan kontrol edilebilirlik ekledik.
2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü? Açıklayınız.
- Hayır. Ancak robot eklemlerinin kaçar derece döneceğini kolların sınırlamasını göz önünde bulundurarak hesapladık.
3. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?
Ekonomi: Maliyeti göz önünde bulundurarak en iyi performansı veren mekanizmalar kullanmaya özen gösterdik.
Çevre sorunları: Projemizde çevre için sorun oluşturacak herhangi bir öğe bulunmamaktadır.
Sürdürülebilirlik: Sürdürülebilirlik mekanik parçaların ömrü kadardır. Ancak yerine yenileri ile değiştirildiği sürece çalışacaktır.
Üretilebilirlik: Parçalara erişim kolaylıkla sağlandığından üretilebilirlik yüksektir.
Etik: Ürettiğimiz proje herhangi bir etik kurala aykırı değildir.
Sağlık: Projemiz yüksek seviye radyasyon gibi ışınımlar içermemektedir. Herhangi kesici veya yaralayıcı parçalar da bulunmadığından, sağlık açısından bir problem oluşturmaz.
Güvenlik: Projemizi oluştururken kişisel alanlara müdahale söz konusu değildir. Bu sebeple program ele geçirilse dahi herhangi bir sorun oluşturmayacaktır.
Sosyal ve politik sorunlar: Projemiz bu tip sorunlara yol açmamaktadır.
“Halâskârgazi”
Kaynakça:
1) www.t-robot.info
2) www.robotiksistem.com 3) MEGEP- Robotik
4) Elektronik Hobi-ALFA Yayıncılık
5) Kendi Robotunu Kendin Yap-ALTAŞ Yayıncılık 6) www.elektronikhobi.com
