MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ ÖĞRENCİ KONGRESİ MeMÖK 2012

Ebat: px
Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ ÖĞRENCİ KONGRESİ 2012. MeMÖK 2012"

Transkript

1 Mekatronik Mühendisliği Öğrenci Kongresi (MeMÖK 2012) MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ ÖĞRENCİ KONGRESİ 2012 MeMÖK 2012 Editörler: ABDULKADİR ERDEN FUAD ALIEW ZÜHAL ERDEN BÜLENT İRFANOĞLU KUTLUK BİLGE ARIKAN AYLİN KONEZ EROĞLU H. ORHAN YILDIRAN ATILIM ÜNİVERSİTESİ, ANKARA

2 Mekatronik Mühendisliği Öğrenci Kongresi (MeMÖK 2012) ÖNSÖZ Atılım Üniversitesi Mekatronik Mühendisliği Bölümü özgün bir müfredat programı ile 2003 yılında eğitim ve öğretim hayatına başlamıştır. Müfredat program yapısı tamamen özgün bir şekilde geliştirilmiş, tüm dersler mekatronik mühendisliği için gerekli uluslararası ve üst düzey donanıma sahip mezunlar yetiştirecek şekilde özenle tasarlanmıştır. Bu müfredat programının en çarpıcı özelliklerinden biri Türkiye üniversitelerindeki müfredat programlarında yaygın olarak pek rastlanmayan, ancak lisans öğrencilerinin araştırmaya yönlendirilmesi bakımından çok önemli işlevi olan lisans araştırma projeleri ( MECE 407 Undergraduate Research Project I ve MECE 408 Undergraduate Research Project II ) dersleridir. Bu derslerde öğrencilerimiz öğretim üyelerimizin uzmanlık alanları doğrultusunda çeşitli araştırma konularında bir akademik yıl boyunca çalışmakta; teorik, uygulamalı ve/veya deneysel araştırma yapmaktadırlar. Akademik yıl sonunda bu çalışmalardan üretilen bildiriler kongre formatında bölüm öğretim elemanlarımız, öğrencilerimiz ve konu ile ilgili olabilecek kişilerin katıldığı bir toplantıda öğrenciler tarafından sunulmaktadır. Sunulan bu bildiriler bildiri kitabı halinde basılarak evrensel bilgi birikimine öğrencilerimiz tarafından üretilen önemli bir katkı sağlanmaktadır. Bu bildiri kitabı, akademik yılında üretilen bildirilerden oluşan kitabımızdır. Öğrencilerimizin bildirilerini sunduğu ve 2010 yılında ilk kez düzenlenen kongrenin de, Türkiye deki tüm Mekatronik Mühendisliği öğrencilerinin katılacağı Mekatronik Mühendisliği Öğrenci Kongresi (MeMÖK) olarak sürdürülmesi planlanmaktadır. Bu çabalarımıza diğer üniversitelerin de destek vereceğini ümit ediyoruz. Kongre düzenlemek ve bildiri kitabı hazırlamak çok özveri gerektiren ve uzun süren bir çalışmadır. MeMÖK 2012 kongresi ve bildiri kitabı da böyle bir çalışmanın ürünü olarak ortaya çıkmıştır. Öncelikle bu kitaptaki bildirileri ders kapsamında üreten sevgili öğrencilerimize teşekkür ederim. Evrensel bilgi birikimine küçük ama çok özel katkılarını önemle değerlendiriyoruz. Üretken çabalarının tüm meslek yaşamlarında sürmesini diliyorum. Bölüm öğretim elemanlarımızın bu bildirilerin üretilmesindeki katkıları çok büyük önem taşımaktadır. Bütün öğretim elemanlarımıza; başta bu derslerin sorumluluğunu alan, dersleri olması gereken bilimsel ciddiyet ve düzen içinde yürüten, aynı zamanda MeMÖK 2012 kongresi organizasyonunda ve bu bildiri kitabının hazırlanmasında özveriyle çalışan Yrd. Doç. Dr. Zühal Erden e ve Öğ. Gör. Aylin Konez Eroğlu na; bu kongre ve bildirilerin gerçekleşmesini sağlayan araştırma konuları ile bölüm öğretim üyelerimiz Doç. Dr. Fuad

3 Mekatronik Mühendisliği Öğrenci Kongresi (MeMÖK 2012) Aliew e, Yrd. Doç. Dr. Bülent İrfanoğlu na, Yrd. Doç. Dr. Kutluk B. Arıkan a, Öğ. Gör. H. Orhan Yıldıran a; araştırmaları süresince öğrencilerimize verdikleri destekten dolayı Araştırma Görevlilerimiz Cahit Gürel, Emre Güner ve Doğan Urgun ile laboratuvarlarımızın değerli elemanları Meral Aday ve Handan Kara ya derin teşekkürlerimi sunmak istiyorum. MeMÖK 2012 kongresinin düzenlenmesi ve bu bildiri kitabının basımı konusunda verdikleri destekten dolayı Atılım Üniversitesi Mütevelli Heyeti Başkanı Sayın Yalçın Zaim e, Atılım Üniversitesi Rektörlüğüne, Halkla İlişkiler Müdürlüğüne ve katkı veren tüm akademik ve idari personelimize içten teşekkürlerimi sunarım. MeMÖK 2013 kongresinde görüşmek ümidiyle verimli ve başarılı bir akademik yıl diliyorum. Prof. Dr. Abdulkadir ERDEN Mekatronik Mühendisliği Bölüm Başkanı Atılım Üniversitesi

4 Mekatronik Mühendisliği Öğrenci Kongresi (MeMÖK) (Ankara : 2012) Mekatronik Mühendisliği Öğrenci Kongresi 2012 [electronic resource] / ed. Abdulkadir Erden [ve başk.].-- Ankara : Atılım Üniversitesi, computer optical disc : ill. ; 4 3/4 in. (Atılım Üniversitesi yayınları ; no. 1. Mühendislik Fakültesi yayınları ; no. 1) ISBN Mechatronics -- Congresses. 2. Mekatronik --Kongreler. I. Erden, Abdulkadir. II. Eser adı. TJ MEK 2012

5 SIRADIŞI VE MELEZ UÇAN ROBOT TASARIMI VE DENETİMİ Ergin EDEN, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Onur Can TUĞRUL, student.atilim.edu.tr Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Kutluk Bilge ARIKAN, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara ÖZET Bu bildiride, uçan robotlar laboratuarında (URL) hayata geçirilen projelerden iki tanesine yer verilmektedir. Bu projelerden ilki melez robotlar bölümüne, diğeri ise sıra dışı morfolojik uçan robotlar bölümüne aittir. Bu iki farklı projenin ortak yönleri döner kanatlı, dikey olarak iniş kalkış yapabilen, yönelim denetimini gerçekleştirebilecek eyleyici yapısına sahip sistemler olmalarıdır. Birbirlerinden ayrılıkları noktalarda ise melez sistemin sahip olduğu çekiş motorlarının karadaki ve havadaki durumlarının sistem üzerindeki dinamik etkileri ve bu iki ortam arasındaki geçişidir. Sıra dışı morfolojik sistemde ise sistem yapısının istenilen ağırlık merkezine göre değiştirilebilmesi, sahip olduğu farklı dinamik yapıların analizleri ve olanak tanıdığı değişik manevra yetenekleri konuları üzerinde durulmaktadır. Bildirinin ilerleyen kısımlarında yapısal analizlere yer verilmektedir. Matlab Simulink kullanılarak elde edilen grafiksel sonuçlar sergilenmiş ve tartışılmıştır. ANAHTAR KELİMELER: Melez uçan robotlar, sıra dışı uçan robotlar, Morfolojik yapı ABSTRACT In this paper, in flying robots laboratory (FRL) two projects are implemented. The first of these projects are part of a hybrid robots, the other belongs to the novel morphological robots. The common features of these two projects are being rotary wing, which can take off and land vertically and also having actuators which enables the attitude control of the systems. In division points, there are some subjects that focused on dynamic effects of traction wheels, that belongs to hybrid robot, in ground and air locomotion and transition of these two modes, in novel system features are easy to replace the center of gravity, morphing structure to analyze different dynamical behaviors, enables different maneuverability characters. The following parts of the paper, structural analysis are placed. Matlab Simulink software is used for the controller design. The graphical results are presented and discussed by using this software. KEYWORDS Hybrid Flying Robots, Novel Flying Robots, Morphological Structure

6 1. GİRİŞ Gelişen teknoloji ve günümüz koşullarında havacılık, savunma sanayii ve otonom güvenlik sistemleri gibi alanlardaki ihtiyaçlar gözetildiğinde, robotik uçan sistemler giderek daha büyük önem kazanmaktadır. Geçmişte, insansız hava araçları genellikle uçan sensörler olarak adlandırılmaktaydı. Fakat farklı alanların ihtiyaçlarına cevap verebilmek için insansız hava araçları bir takım müdahaleleri gerçekleştirebilecek şekilde tasarlanmaya başlanmıştır. Farklı hareket çeşitlerini tek bir sistem üzerinde barındıran melez sistemler ve yüksek manevra kabiliyetli şekilsel sıra dışı sistemler son yıllarda ilgi çeken araştırmalar içinde yer almaktadır. Tekerlekli ve yürüme mekanizmalı melez sistemler, yoğun olarak çalışılan sistemlerdir. Farklı hareket kabiliyetlerini aynı robot üzerinde birleştirmek, optimal çözümlere ulaşmak adına önem taşımaktadır. Diğer yandan, değişken yapıya sahip morfolojik sistemler, yüksek manevra gerektiren zorlu görevleri gerçekleştirebilen ve ağırlık merkezi istenildiği gibi değiştirilebilen oldukça ilgi çekici uçan robotlardır. Atılım Üniversitesi, Mekatronik Mühendisliği Bölümü, Uçan Robotlar Laboratuvarı (URL), sıra dışı ve melez uçan robotların araştırılması, tasarımı, geliştirilmesi ve imalatı konularında söz sahibi olma vizyonuna sahip olan bir araştırma laboratuarıdır. URL melez robot çalışmalarının ana ekseninde yer alan, İki Tekerlekli İki Döner Kanat Sistemine sahip Melez Robotik Sistem Tasarımı [1] çalışması, iki fırçasız motora bağlı döner kanatlı birim ve iki çekiş motoruna bağlı tekerlekli özgün bir sistemdir. URL de sürdürülen melez robot araştırmalarının amacı, karada yüksek manevra kabiliyetine ve esnekliğe sahip, gerektiğinde dikey olarak havalanabilme yetisi olan, havada asılı kalma özelliği bulunan ve gerektiğinde de havada seyir hareketlerini gerçekleştirebilen robotlara ulaşmaktır. Ek olarak, URL sıra dışı morfolojik robot çalışmalarında ise bir melez ve bir sıra dışı sistemin birleştirilmesiyle meydana gelmiş, üç pervaneli, iki eğim motorlu ve yüksek manevra kabiliyeti olan yeni bir sıradışı sistem meydana getirilmiştir. Geleceğin savunma sanayi anlayışında, kapalı ve dış mekanlarda manevra kabiliyeti üst düzey olan, küçük, gözlem yapabilen ve üzerine yerleştirilen farklı eyleyiciler ile çeşitli görevleri yerine getiren sistemlere ihtiyaç duyulmaktadır. URL bu kapsamda kullanılabilecek, sivil ve askeri amaçlı, melez robotlar ve sıra dışı robotlar üzerine araştırmalar ve tasarımlar yapmayı hedeflemektedir. 2. SİSTEM TASARIMI Bu kısımda, melez ve morfolojik sıra dışı robotların tasarım aşamalarına yer verilmiştir. İlk kısımda melez sistemin tasarımı aşamalar halinde anlatılmaktadır. İkinci kısımda ise morfolojik sıra dışı sistemin tasarım süreci sırasıyla anlatılmaktadır.

7 2.1 Melez Uçan Robot Flying Wheels iki pervane ve iki çekiş tekerinden meydana gelen eksik tahrikli melez robot sınıfına ait bir robottur. Eksik tahrikli sistemlerde, sistem için gereken eyleyici sayısı sistemin sahip olduğu serbestlik derecesinden azdır. Bu tür sistemlerde hareket farklı yollarla sisteme kazandırılabilmektedir. Flying Wheels tekerleri kullanarak sistemdeki yunuslama hareketini gerçekleştirebilmektedir. Bu yönteme tepki tekeri ya da tepki torku adı verilmektedir. Tekerin temelde iki görevi vardır. Yer ile teması olduğunda sistemin ileri geri hareketini sağlamaktadır. Uçuş sırasında ise sistemin yunuslama hareketinden sorumlu olan eleman halini almaktadır. Tekerlere bağlı motorlar aktif hale geldiklerinde dönüş yönlerinin aksine bir kontra tork üretirler. Sistemin bu özelliği Şekil 1 de gösterilmiştir. Şekil 1. Sistemin yunuslama hareketi gösterimi Teker Tasarımı Yunuslama hareketi sistem için kritik önem arz ettiğinden bu hareketi oluşturan tekerlerin tasarımı da aynı oranda önem taşımaktadır. Melez uçan robot yapısal büyüklüğü nedeniyle yüksek atalete sahiptir. Bu denli yüksek ataletli sistem gövdelerinin hareketi için yine uygun ataletli teker tasarımları gerekmektedir. Teker tasarımları Şekil 2 de sırasıyla gösterilmektedir. Şekil 2. Teker tasarım aşamaları Gövde Tasarımı Melez uçan robot, geçmiş yıllarda yapılmış olan TWTR adlı sistemin yapısal karakterine benzer bir görünüme sahiptir. Fakat, melez uçan robot ebat olarak TWTR a göre çok daha büyük bir sistem olarak tasarlanmıştır. Yapısal büyüklüğü nedeniyle melez uçan robot aynı zamanda sıra dışı robotlara dahil edilebilmektedir. Bu tür büyük ve hantal sistemler ani tepki verme eğiliminden uzaktırlar. Bu yüzden, tasarım aşamasında büyük atalet, kontrol edilebilirliği artırmak için tercih edilmiştir. Şekil 3 te tasarlanan katı model tasarımı ve sistemin son hali gösterilmektedir.

8 Şekil 3. Katı & gerçek model gösterimleri Tablo 1 ve Tablo 2 ye bakıldığında 5862 rpm değeri, 53 ve 54. çalışma rejimleri arasında kalmaktadır. Bu durum yüksek hızlarda sistem üzerindeki titreşimin zararlı olduğunu göstermektedir. Sistem testleri bu noktaların dışında gerçekleştirilmelidir. Sistemin katı modellenmesinden sonra sistemin titreşim analizleri kontrol edilmiştir. Motorların çalışma esnasında sistem üzerine uyguladığı titreşim, sistemin doğal frekansına yakın olduğu taktirde sistem bütünlülüğünü tehdit eden bir etki ortaya çıkmaktadır. CATIA frekans analiz yazılımı kullanılarak birden fazla sayıda frekans değeri Tablo 1 de gözlemlenmiştir. Veri Toplama Sistemleri sürebilmek için üzerindeki sürme birimleriyle ilgili gereken bazı verilerin test yapılarak toplanması gerekmektedir. Bu veriler daha sonra bazı ayarlamalarla sistem kontrolcüsü için kullanılmaktadır. Test basitçe bir tartı ve sürme biriminin karşılıklı bağlanması aracılığıyla gerçekleştirildi. Gerekli veriler Şekil 4 ve Şekil 5 te verilmiştir. Tablo 1. Frekans ve pervane hız tablosu Hertz Rad/sec RPM ,4 Şekil 4. Çalışma rejimi-itme kuvveti ilişkisi sol motor Tablo 2. Motor karakteristik değerleri Çalışma Rejimi (%) İtme (g) RPM , , , Şekil 5. Çalışma rejimi-itme kuvveti ilişkisi sağ motor

9 Şekil 4 ve 5 teki grafiklerden sistemi yerden kaldırmaya yetecek olan itme kuvvetini sağlayan birkaç nokta doğrusal hale getirilerek uygun bir denklem elde edildi. itme sol_motor =(333.52*çalışma rejimi) (1) itme sağ_motor =(367.5*çalışma rejimi) (2) edilmektedir. Modelleme bölümü belli başlı varsayımlara dayanmaktadır. Bu varsayımları sıralamak gerekirse: Sistem yapısı bir bütün halindedir. DC motorların sahip olduğu indüktans küçük olduğundan ihmal edilmiştir. Atalet Testi Tekerlerdeki DC motorlar özdeş kabul edilmiştir. Bu test sistemin ataletsel değerlerini bulmak için kullanılmıştır. Test, basit sarkaç modeline göre hazırlanmıştır. Veri almak için sistem üzerine ataletsel ölçüm birimi Microstrain GX2 kullanıldı. Sisteme basit bir başlangıç salınımı verildi ve bu salınım Matlab kullanılarak Şekil 6 da görüldüğü gibidir. Tekerlere aynı gerilim uygulandığı varsayılmıştır. Sisteme ait serbest cisim diyagramı Şekil 7 de verilmiştir. Şekil 7. Melez uçan robot serbest cisim diyagramı Şekil 6. Ataletsel sanılım çıktıları Sistem modellemesi Newton-Euler metoduna göre yapılmıştır. Bu metoda göre kontrolcü döngüsünde olması gereken durumlar sırasıyla hesaplanmıştır.[1] = p + q tan θ sin Φ + r tan θ cos Φ (3) Uçuş Dinamiği Modellemesi Bu bölümde sistem dinamikleri ve bu dinamiklere bağlı matematiksel modellemeler elde = q cos Φ - r sin Φ (4) = q sec θ sin Φ + r sec θ cos Φ (5)

10 = ( q r ) / I x * ( I y - I x ) + L / ( 2 I x ) (6) = ( p r ) / I y * ( I z - I x ) + 2 T w / I y (7) elde edilmektedir. Bu yapılara göre oluşan çıktı matrisi ise eşitlik (13) teki gibidir. = ( p q ) / I z * ( I x I y ) + (( F 1 F 2 ) * d) / I z b(8) = (9) (13) Doğrusallaştırma Denklemlerin doğrusallaştırılması sistemin havada asılı kalma durumuna göre gerçekleştirilmiştir. Doğrusallaştırma jacobianlar kullanılarak yapılmıştır. x= [ ] (10) Jacobian matrisi eşitlik (11) de gösterildiği gibidir. (11) Bu matrise göre, x 0... x n sistemin durumlarını belirtmektedir. Girdi matrisi u ve B ise aynı yöntemle doğrusallaştırıldı. (12) Ataletsel ölçüm birimi (GX2) sayesinde sisteme ait Euler açıları elde edildi. Sistemin gözlemlenebilirlik ve kontrol edilebilirlik matrislerine bakıldığında 7x7 lik özdeş bir matris Denetimci Tasarımı Denetleyici tasarımının birincil hedefi sistemin yapısında bulunan kararsızlık problemini çözmektir. Bu sistemde yuvarlanma ve yunuslama dinamikleri için denetleyici tasarlanmıştır. Bu işlemleri gerçekleştirebilmek için kutup yerleştirme tekniği kullanılmıştır. Bu yöntem sistemin kutuplarını istediğimiz yere çekmemize ve durumlarını denetlememize imkan sağlamaktadır. Kutup yerleştirme tekniği durum uzay modeline göre yazıldığında aşağıdaki denklemler elde edilmektedir. = A x + B u (14) y = C x (15) u = - F x (16) Sistemi kapalı döngüye göre yeniden yazıldığında ise eşitlik 16 ve 17 deki hale dönüşmektedir. = ( A B F ) x (17) y = C x (18)

11 x=sistemin durum değişkeni, u = Sisteme uygulanan girdi ( Çalışma rejimi(%) ve gerilim ), A=Sistem matrisi, B=Girdi matrisi, C=Çıktı matrisi, D=Doğrudan geçiş matrisi. 3. SIRADIŞI SİSTEM Bildirinin bu bölümünde sıra dışı sistemden bahsedilmektedir. Sıra dışı sistem geçmiş dönemlerdeki iki çalışmadan esinlenerek ve bu çalışmaların mevcut parçaları kullanılarak hayata geçirilmiştir. Bu sistemlerden ilki melez robottur. Bu robot, döner kanatları ile dikey olarak havalanabilen, yönelim ve seyir denetimini sağlayabilecek eyleyici konfigürasyonuna sahip, karada iki çekiş motoru ve bunlara bağlı tekerlekleri ile hareketini sağlayan bir platformdur. Bu proje iki tekerlekli üç döner kanat sistemine sahip melez robotik sistem tasarımı başlığı altında tanımlanmıştır [2]. 2W2R (two wheel twin rotor) isim verilen sistem, birbirlerine zıt yönlerde dönen iki pervaneli bir üst yapı, iki fırçalı motor ve tekerleklerden oluşan bir alt yapı ile melezlenmiştir (Şekil 8). Şekil 8. Melez sistemin izometrik görünümü Sistemi oluşturan sistemlerden bir diğeri yine geçmiş senelere ait bir sıra dışı sistemdir. Bu Sistemde diğeri gibi döner kanatları ile dikey olarak havalanabilen, yönelim ve seyir denetimini sağlayabilecek eyleyici konfigürasyonuna sahip, bir fırçasız motor, iki adet servo motor ve bunlara bağlı fırçasız motorları kontrol edebilen ve hareketini sağlayan bir platformdur [3]. Bu sistem üç döner kanat sistemine sahip sıra dışı sistem olarak adlandırılmıştır. Sistemde, birbirine zıt yönlerde dönen iki adet pervane fırçalı motorlara bağlıdır, bu fırçalı motorlar ise adaptör parçalar yardımıyla iki adet servo motora bağlanmıştır. Fırçasız motor ise, bu iki pervanenin bağlantı noktalarını referans alacak şekilde tam karşısına bağlanmıştır (Şekil.9). Şekil 9. Sıradışı sistemin izometrik görünümü

12 Sıra dışı morfolojik sistem, bu iki sistemden esinlenilerek ve mevcut parçaları kullanılarak hayata geçirilmiştir. Bu sistem, döner kanatları ile dikey olarak havalanabilecek, yönelim ve seyir denetimini sağlayabilecek eyleyici konfigürasyonuna sahip, bir fırçasız motor, iki adet servo motor ve bunlara bağlı fırçasız motorları kontrol edebilecek, pil ve hız kontrol ünitesinin bağlı olduğu parça gövdede farklı pozisyonlara kolayca kaydırılarak sistemin ağırlık merkezinin yeri değiştirilebilmektedir ve buna bağlı olarak sistemin üzerindeki farklı dinamik etkilerini gözlemlemek hedeflenmiştir (Şekil. 10). Şekil 11. Adaptör parçaları Sistemde kullanılan E-max 2550 fırçasız motor 2W2R sisteminden sökülerek sıra dışı sisteme monte edilmiştir. Fırçasız motorun hızını kontrol edebilmek için Castle firmasının Thunderbird 54 amperlik hız kontrol ünitesi kullanılmıştır. Kullanılan fırçalı motorları ve bağlı oldukları pervaneler dranganfly firmasına aittir. Ayrıca fırçalı motorları sürmek için pololu firmasının motor sürücü kartı kullanılmıştır (Şekil. 12). Şekil. 10 Sıradışı morfolojik sistem 3.1. Sistemin Yapısı Sistemin gövdesi 12x12 alüminyumdan olup geçmiş yıllardaki çalışma olan eğik motorlu sıra dışı sistemden sökülmüştür. Alüminyum parçaların birbirine sabitlenmesi sağlayacak adaptör parçalar hızlı prototipleme cihazı kullanılarak üretilmiştir (şekil. 11). Şekil 12. Motor sürücü Sistemin elektronik parçalarını sürebilmek için ve güç kaynaklarını sağlayabilmek için bir devre tasarlanmıştır (Şekil. 13). Bu devre aynı zamanda sistemin bilgisayar ile arasındaki bağlantıyı da sağlamaktadır. Sistem Matlab Simulik ortamında Humusoft 614 kartı aracılığıyla sürülmektedir. Sistemin gereksinimleri olan dört adet PWM çıkışı tasarlanan kart üzerinde bulunup Ethernet kablosu aracılığıyla Humusoft kartına bağlanmaktadır. Bahsedilen sistem devresinin

13 İtme kuvveti (g) 3. Mekatronik Mühendisliği Öğrenci Kongresi (MeMÖK 2012) üzerindeki bileşenleri detaylandıracak olursak, devre bir adet pil girişine sahiptir. Bu pil girişiyle paralel bağlanmış üç adet giriş, fırçalı ve fırçasız motorların beslemesini sağlamaktadır. İki adet 5volt servo besleme çıkışına ve sinyal girşine sahiptir. 5volt pilden alınan voltajın Lm7805 voltaj regülatörü yardımıyla elde edilmektedir. Sistemin fırçasız motorunun itme kuvveti basit bir mekaniksel yapı ile ölçülmüştür. Milin bir ucuna motor adaptör parça ile sabitlenip diğer ucu hassas terazi üzerine konulmuştur. Moment kolları ayarlanarak motor güç verilmiştir. Çalışma rejiminin her bir artışında motorun dönüş hızı ve hassas terazi üzerinde oluşturduğu itme kuvveti kayda alınıp itme kuvveti çalışma rejimi grafiği oluşturulmuştur. Şekil 13. Besleme devresi 3.2 Veri Toplama Sistemin tüm parçaları monte edildikten sonra hassas terazi yardımıyla sistemin ağırlığı ölçülmüştür. Ölçülen ağırlık 1050 gramdır. Eşitlik(19) ve Eşitlik(20) de gösterildiği gibi uçan sistemlerin kendilerini yerden ayırabilmek için motorlardan gelen maksimum itme kuvvetinin %60 ila %70i sistemin toplam ağırlığına eşit olmalıdır. Motorlardan gelen toplam itki E-max fırçasız motor için 1300 gr civarındadır. İki tane Draganfly motor için toplam itme 250 gram olarak kabul edilmiştir. Sonuç olarak toplam itki 1550 gramdır Şekil 14. Çalışma rejimi ve İtme kuvveti Elde edilen grafik Eşitlik (21) e göre doğrusallaştırılarak çalışma rejimi ve itme kuvveti arasında bir denklem elde edilmiştir (Şekil 14) Çalışma rejimi % Motor itme kuvveti = 95,093 * çalışma rejimi - 211,68 (21) Elde edilen bu denklem sistemin kontrolcüsüne gömülüp ataletsel ölçüm biriminden gelen ğı ı

14 verilere göre çalışma rejimi hesaplanarak itme kuvveti elde edilecektir. 3.3 Sistemin Kontrolü Sistemin kontrolü için doğrusal ikinci derecen düzenleyici kullanılmasına karar verilmiştir (LQR-Doğrusal Karesel Ayarlayıcı) (Şekil. 15). Şekil 15. Doğrusal Karesel Ayarlayıcı Kontrol üncünün blok şemasında bulunan durum uzayı bloğuna gömülecek olan dinamik model üzerinde halen çalışılmaktadır. Dinamik model elde edildikten sonra sistemin kontrolü üzerinde çalışmalara başlanacaktır. SONUÇ VE GELECEK ÇALIŞMALAR Bu bildiride melez uçan robot tasarımı ve dinamik modellemesi, kontrolü ile ilgili yapılan, sıra dışı uçan sistemin yapım aşaması ve elektronik parçaları, kullanılacak kontrolcünün seçimi ile ilgili çalışmalar anlatılmıştır. Dinamik modellemeler Newton-Euler yöntemine göre elde edilmiş ve denetleyici tasarımı yapılmıştır. Melez sistem benzetim çalışmaları ve aynı zamanda sıra dışı sistem için dinamik modelleme çalışmaları devam etmektedir. Sıra dışı sistem dinamik modellemesi çıkarıldıktan sonra benzetim işlemlerine başlanacaktır. TEŞEKKÜRLER Bu araştırma, MECE Lisans Araştırma Projeleri I-II dersleri kapsamında gerçekleştirilmiş ve Atılım Üniversitesi tarafından desteklenmiştir (Proje No: LAP-A ). Derslerin yürütülmesine ve proje çalışmalarımıza verdikleri katkılardan dolayı Doç. Dr. Zuhal ERDEN, Öğrt. Grv. Aylin KONEZ EROĞLU, Cahit GÜREL, Ayça GÖÇMEN, teşekkür ederiz. KAYNAKÇA [1] Küçük D., (2010), Design of Two Wheeled Twin Rotored Hybrid Robotic Platform, Yüksek Lisans Tezi, Mekatronik Mühendisliği Bölümü, Atılım Üniversitesi. [2] Tok B., Çelik M. K. (2011), Melez Uçan Robot Araştırmaları Mekatronik Mühendisliği Öğrenci Kongresi (MeMÖK 2011), Mekatronik Mühendisliği Bölümü, Atılım Üniversitesi. [3] Bilgin Ö.M., Gülümser B. (2011), Sıra dışı Uçan Robotlar Üzerinde Araştırmalar, Mekatronik Mühendisliği Öğrenci Kongresi (MeMÖK 2011), Mekatronik Mühendisliği Bölümü, Atılım Üniversitesi.

15 OPTİK AKIŞ Burak GÜNEY, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Gülşah DEMİRHAN, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Kağan TELEK, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara S.Betül COŞKUNOĞLU, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Zeynep KAYI, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Bülent İRFANOĞLU, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara ÖZET Bu makalenin amacı, bir robotun hareketine ve hızına görsel anlamda karar vermek için, sık kullanılan bir bilgisayar faresinin basit optik sensörünü değerlendirmektir. Aynı zamanda sensörün, yürüyebilen veya uçabilen robotlar bulunduran mekatronik laboratuvarı iç ortamı için faydalı sonuçlar verip vermeyeceği incelenecektir. Girişte araştırma hakkında genel bilgi verilip tanımlamalar yapılacaktır. Genel bilgi verildikten sonra optik akış mantığı ve literatürde var olan çalışmalar ayrıntılı şekilde açıklanacaktır. Ardından yapılan çalışmalar detayları ile aktarılacaktır. Diğer bir deyişle, proje amacı motivasyon kapsam ve yöntemi; deneysel çalışmalar, uygulama için gerekli formül ve çıkarımları takiben bu çalışmaların ASELSAN dan gelen dört tekerli kara aracına uygulanması açıklanacaktır. Son olarak elde edilen bulgular değerlendirilecek, gelecekte kullanılabileceği yerler belirtilip bildiri sonlandırılacaktır. ANAHTAR KELİMELER: Optik akış, optik fare, mekatronik laboratuarı, iç ortam, hız ve uzaklık, engelden kaçınma, navigasyon ABSTRACT The goal of the following paper is to evaluate a simple optical sensor from a commonly used computer mouse as a device to estimate the motion and velocity of a robot by visual means. Furthermore, the sensor will be examined to determine whether it yields useful results for indoor Mechatronics Laboratory environment, where there are mechatronics systems which can either walk or fly. In the beginning general information and some basic definitions about the

16 research are given. After general information, optical flow phenomena and literature review for current studies are mentioned. Then, related studies are described in detail. That is to say, objective, motivation, scope and methodology of the research project; experimental studies; some basic theoretical information and assumptions and after that integration of these to the 4-wheeled unmanned car donated by ASELSAN are going to be explored. Finally, all the findings and future works are evaluated and report is concluded. KEYWORDS: Optic Flow, optic mouse, mechatronics laboratory, indoor environment, velocity and distance, obstacle avoidance, navigation Optik akışın kullanıldığı başlıca alanlar; konum ve hız bulunması, engelden kaçınma, video sıkıştırılması, optik farelerin çalışması, harita oluşturulması, cisim tanıma ve takip etme, hareket algılaması, robot navigasyonu, görsel odometri şeklinde sıralanabilir. Makalenin geri kalanı aşağıda belirtildiği gibi düzenlenmiştir. Bölüm 2 de optik akış mantığından ve literatürde var olan çalışmalardan bahsedilmiştir. Bölüm 3 te proje amacına değinilmiş, belirlenen hipotez sunulmuş, yapılan deneysel çalışmalar aktarılmış ve belirlenen yöntemler ASELSAN dan gelen dört tekerli araçta uygulanmıştır. Bölüm 4 te gelecek çalışmalar ve sonuçlar aktarılmış ve bildiri sonlandırılmıştır. 1. GİRİŞ Optik akış kısaca nesnelerin hareketinin göz veya kamera ile göreceli olarak algılanması ve yorumlanmasıdır. Araçta sabit hızla giderken trafik levhasının levhaya yaklaştıkça hızlanması ve büyümesi, trafik levhasını geçtikten sonra ise tam tersi olarak görünmesi örnek verilebilir [1, 2]. Hayvanlar özellikle uçan böcekler ve kuşlar hareket halindeyken belirtilen özelliği kullanarak çevrelerini algılayıp yol bulma işlemini gerçekleştirmektedirler. Ayrıca robot teknolojilerinde de optik akış çeşitli yöntemlerle farklı amaçlar için kullanılmaktadır. 2. OPTİK AKIŞ MANTIĞI VE LİTERATÜRDE VAR OLAN ÇALIŞMALAR Bu bölüm altında optik akış mantığı açıklık kazanacak ve literatürde var olan çalışmalara değinilecektir. 2.1 Optik Akış Mantığı Genel olarak optik akış, çevre hareketlerinin algılanıp incelendikten sonra yorumlanmasıdır. Arabada ya da trende oturup camdan bakıldığında ağaçlar, yer, binalar gibi cisimler farklı hızlarda hareket ediyormuş gibi gözükür. Gözlemcinin ve cisimlerin arasındaki mesafeye göre bu hızlar

17 farklılık gösterir. Yakındaki cisimler daha hızlı hareket ediyormuş gibi gözlenirken, uzakta kalan cisimlerin daha yavaş hızda hareket ettiği gözlenir. Aynı zamanda, bir cisim uzakta iken daha küçük görünmekte ve yaklaştıkça boyutları büyük görünmektedir. Bu özellikler optik akış değerinin belirlenmesinde kullanılmaktadır. Optik akış değeri büyüklüğü ve objenin gözlemciye göre konumu arasında matematiksel bir ilişki vardır. Gözlemci hareket esnasında hızını iki katına çıkardığında optik akış değeri de iki katına çıkar. Aynı zamanda, gözlemci hareket esnasında hızını sabit tutarken gözlenen cismin uzaklığı yarıya indirildiğinde optik akış değeri yine iki katına çıkmaktadır. Optik akış değeri gözlenen cisimlerin ve hareket halindeki objenin arasındaki açıya bağlı olarak da değişiklik gösterir. Örneğin hareket yönüyle 90 derecelik bir açı olduğunda optik akış maksimum değeri alırken, aynı cisim hareket yönünde bulunduğunda optik akış değeri minimum olmaktadır. Optik akış değerinin teknik olarak değerlendirilebilmesi için kameralar kullanılmaktadır. Kamera ile çekilen iki resim karşılaştırıldığında aradaki görüntü farkına bakılarak optik akış değeri bulunabilmektedir. 2.2 Literatürde Var Olan Çalışmalar Bu başlık altında bulunan makalelerde fare sensörlerinin optik akış yöntemiyle hız tespiti yapması ve engelden kaçınılması için kullanılan yöntemler incelenmiştir. Hız Tespiti: Basit bir farede kullanılan optik akış sensörüyle hızölçer tasarlanması araştırmasında, Scheffer [3], optik fare sensörü olarak ADNS 3080 (sensör saatte 20 mil okuyabilmektedir) tercih etmiş ve bu sistem elektronik bir kaykayda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Sistemde daha doğru sonuçlar için yol yüzeyini netleştirmek amacıyla lens ve optik sensörün bilgi akışını sağlamak, hız hesabı ve LCD kontrolü için mikro işlemci kullanılmıştır. Sistemin farkı, ortalama ve maksimum hızları gösterebilmesidir. Farklı olarak Chahl ve Hine [4], uçan cihazlar üzerinde de basit fare algılayıcısıyla hız tespiti yapmanın mümkün olduğunu göstermiştir. ADNS 2030 algılayıcısı kullanılmış ve en az 30 metre yükseklikte bir uçuş yapılarak; 53 m/s hız tespit edilmiştir. Tasarlanan sistem tüm uçuş bilgilerini kaydetmenin yanı sıra anlık olarak hız bilgisini de gönderebilmektedir. Son olarak Kathage ve Kim [5], ADSN 5090 ve bir çift kamera kullanarak yaptıkları sistemde 5 km/s kadar araç hızı ölçebilmişlerdir. Sistemde farklı olarak; fare algılayıcısıyla konum algılama sistemi eş zamanlı kullanılarak araç rotası görsel olarak çıkarılmıştır. Engelden Kaçma: Robot navigasyonu, robotun yapay zekasını ve sensörel bilgilerini kullanarak

18 güvenli bir şekilde belirlenen çevrede ilerlemesi araştırmasında Ribeiro [6], engelden kaçmayı robotun izlediği yolun biçimlendirilerek beklenmedik engellerden kaçabilme metodolojileri olarak tanımlamış; robotun vereceği tepkinin o anki konumu ve sensör bilgisine göre değişim gösterebileceğini söylemiş ve düzenek hazırlarken Bug s algoritmasından (engel görülene kadar doğruca belirlenen hedefe robotun ilerlemesi) yararlanmıştır. Ribeiro nun araştırmasından farklı olarak Suohila ve Karim [7], yaptıkları çalışmalarda robotun önündeki kamerayla birlikte 2 farklı yöntem kullanarak engelden kaçmayı başarmışlardır. Bu yöntemlerden ilki görüntüdeki optik akış vektörlerinin bölgesel yoğunluğu dikkate alınarak robota yön bilgisi aktarılması (denge stratejisi); diğeri ise çevresindeki objelerin optik akış değerlendirmesi ve robotun hızı kullanılarak çıkarılan derinlik haritasıyla birlikte robotun amaçlanan hedefe hiç bir temas yaşanmadan ulaşmasıdır. Takip eden bölümde literatür araştırmasından da elde edilen bilgilerle, optik akış araştırma projesi kapsamında yapılan çalışmalar kronolojik bir sıraya göre ayrıntılı bir şekilde açıklanacaktır. 3. YAPILAN ÇALIŞMALAR Bu başlık altında proje amacı motivasyon kapsam ve yöntemi; ayrıca deneysel çalışmalar, uygulama için gerekli formül ve çıkarımlar; son olarak bu çalışmaların ASELSAN dan gelen dört tekerli kara aracına uygulanması açıklanmıştır. 3.1 Proje Amacı, Motivasyon, Kapsamı Ve Yöntemi Optik akış özelliğini kullanabilmek için birkaç iyi bilinen algoritma yanında optik akış sensörleri de mevcuttur. Bu sensörler sadece bir görevi gerçekleştirmek için özellikle mikrokontrol tabanlı modüller veya hesaplama yeteneğine sahip kameralar için entegre edilmiştir. Bu projenin amacı, optik akışın ilgilendiğimiz robotlara aktarılması ve belirli uygulamaların elde edilmesi, araştırmalara ve mevcut literatüre bir ölçüde teorik / pratik katkılar sağlamaktır. Optik akış uygulaması bu projede ASELSAN dan gelen dört tekerli insansız kara aracında engelden kaçınma ve hız ve konum belirleme olarak sınırlandırılmıştır. 3.2 Hipotez Optik akış uygulamasının robotik alanında olgunlaşmamış bir durumu olmasına karşın, birçok ilerlemenin gözlemlendiği etkin bir araştırma konusu olması bakımından, LED optik farenin çipinde bulunan optik akış uygulaması konum belirleme, hareket kontrolü ve engelden kaçınma konularında dört tekerli insansız kara aracında alternatif sunabilmektedir.

19 3.3 Deneysel Çalışmalar Bu bölümde proje kapsamında yapılan deneyler ve çalışmalar açıklanacaktır. Sarkaç Deneyi: Optik akışın laboratuvar koşullarında gözlemlenmesi için elverişli bir araç olan sarkaç kullanılmıştır. Sarkaç ile yapılan deneylerde, sarkaç hareket halindeyken sarkaç üzerindeki farklı noktalarda optik akış değerinin değişimi gözlemlenmiştir. Üzerinde deney yapılan sarkaç düzeneği Şekil 1 de gösterilmektedir. Şekil 1. Sarkaç Düzeneği Deneyde elde edilen sonuçlar göstermektedir ki, optik akış değeri, çizgisel hızı daha büyük olan uç kısımda daha büyüktür (Şekil 2). Şekil 2. Optik akış değerinin sarkaç üzerindeki değişimi Şekil 2 de görüldüğü gibi optik akış değerleri dönen cisimlerde belli bir hata payını da beraberinde getirebilir. Ancak bu durum hızlı çekim yapılarak en aza indirilebilir. Bunun için sarkaç sırayla 1fps, 5fps, 10fps ve 30fps kamera değerleri ile görüntülenmiş, bunun üzerine yüksek görüntü alma hızının optik akış gözlenmesi için önemli bir yere sahip olduğu sonucuna varılmıştır. MATLAB çalışması: Gözlemlenen sarkaçtan alınan video örnekleri, MATLAB Simulink optik akış aracı kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmede, video örneğinden alınan iki farklı karedeki optik akış vektörleri gözlemlenmiş, aralarındaki farklar anlaşılmaya çalışılmıştır. Alınan bu iki resim, önce 160*120 piksel, daha sonra 40*30 piksel boyutlarında bölümlendirilmiş ve optik akış değişiklikleri değerlendirilmiştir. Piksel sayısını arttırıp azaltarak sabit bir uzaklıktan optik akış değerleri alınan belirli bölgeler gözlenmiştir. Aynı zamanda dönen cisimlerdeki optik akış algısının nasıl olacağı bu gözlemler arasında yer almıştır. Dönen cisimlerde optik akış değerlendirmesi: Dönen cisimlerde genellikle iki farklı pozisyon arasında lineer olarak fark bulunmamaktadır. Görsel anlamda optik akış değerinin elde edilebilmesi için pozisyon değişiminde piksel farkı gerektiğinden, olduğu yerde dönmekte olan cisimler optik akış değeri aracılığıyla saptanamamaktadır.

20 Dönen cisimlerde optik akış görülebilmesi için, cisim yoğunluk değişkeni olarak adlandırılan spiral çizgiyle işaretlenerek gözlemlenmektedir. Bu şekilde gözlenen cisimde, dönme yönü z ekseni etrafında saat yönünün tersinde olmasına karşın optik akış vektörleri yukarı doğru görülmektedir (Şekil 3). ve çıkarımlar yapılıp bunların araca entegre edilmesi ayrıntılı olarak anlatılacaktır. Aracın tanımlanması: Önceki kısımlarda da değinildiği üzere uygulama yapılan araç ASELSAN dan gelme dört tekerlekli insansız bir kara aracıdır ve bu araç Şekil 4 te gösterilmektedir. Şekil 4. Dört tekerlekli insansız kara aracı Şekil 3. Dönen cisimde optik akış gözlenmesi Her ne kadar yoğunluk değişkeninin hareket yönü olan z ekseni doğrultusundaki değişimi gözlenebilse de, çizginin teğet eksenindeki değişim hâlâ gözlenememektedir. Araçta iki adet dc motor (Şekil 5), 2 adet enkoder (Şekil 6), 1 adet fren, 1 adet single board pc ve 1 adet motor sürücü bulunmaktadır. 3.4 Belirlenen Aracın Üzerindeki Uygulamalar Bu başlık altında aracın tanımlanması, gerekli malzemelerin belirlenmesi, gerekli olan formül Şekil 5. Araçtaki dc motorlar

21 Aracın sağ tarafında bulunan iki tekerlek bir dc motora bağlıdır; aynı durum sol taraf için de geçerlidir. Sağ ve sol tekerlekler dc motorun ucuna bağlı bulunan palet sistemiyle kontrol edilmektedirler (Şekil 6). cisimlerin optik akış değerleri sırasıyla -3,+5 ve +10 olduğu varsayılsın. Bu durumda sensörün vereceği optik akış değeri Eşitlik (1) ile belirlenir. Cisimlerin _ OA_ deg erleri Sensör _ OA_ deg eri (1) Cisimlerin _ Sayisi Eşitlik (1) de OA, optik akışı ifade etmektedir ve denklemden anlaşılacağı üzere verilen örneğin sensör optik akış değeri [ ]/3=4 olur. Şekil 6. Araçtaki palet sistemi ve enkoder Uygulama için Gerekli Formül ve Çıkarımlar: Bu başlık altında kullanılacak olan optik akış sensörünün çalışma mantığı ve optik akış değerinin hız bilgisine dönüştürülmesi anlatılacaktır. Optik akış sensörü x-y koordinatları üzerindeki ortalama pozisyon değişimini kullanıcıya geri vermektedir. Bir piksel hareketi sensörün yüksek (1) bilgisine dönmesine neden olmaz; bu olayın gerçekleşmesi için daha yüksek değerler gereklidir. Eğer görüntüde birden fazla hareket eden cisim varsa bu görüntünün optik akış değeri ortalama olarak hesaplanır. Örneğin görüntüde hareket ettiği belirlenen üç cisim varsa; bu Sensör optik akış değeri bulunduktan sonra bu bilgileri hareket edilen gerçek uzaklık değerlerine dönüştürebilmek için yüksekliği göz önüne almak önemlidir. Şekil 7 de göründüğü gibi aynı mesafe gidilmesine rağmen yükseklik değerleri farklı olduğundan optik akış değerleri farklılık göstermektedir ve optik akış değerleri yükseklik ile ters orantılıdır. Şekil 7. Yükseklikle değişen optik akış değeri

22 Sensörün uçağın üzerinde olduğu ve 2 piksel olduğu düşünülürse, yere göre 1 metre yüksekliğindeki uçağın optik akış değeri 2 değerini alacakken, yere göre 2 metre yüksekliğindeki uçağın optik akış değeri 1 değerini alacaktır. Bu ters orantı bağıntısı Eşitlik (2) de belirtilmiştir. 1 Yukseklik (2) OA_ deg eri Yüksekliğin yanı sıra optik akış değeri kameranın görüş açısı ve piksel sayısı ile de ilişkilidir. Kameranın görüş açısı genişledikçe bir pikselin kapladığı alan da genişlemektedir. Bu sonuç optik akış değerini doğrudan etkilemektedir (Şekil 8.). Sensörün görüş alanının bulunabilmesi için trigonometrik ve geometrik bilgiler kullanıldığında Eşitlik (3) teki gibi bir bağıntı elde edilir. Bu eşitlikte yükseklik metre, görüş açısı derece cinsinden yazılmalıdır. Gorus _ Acisi Gorus _ Alanı 2* tan( ) * Yukseklik 2 (3) Piksel başına düşen alan, görüş alanının piksel sayısına orantılanmasıyla bulunur. Optik akış değeri piksel değişim sayısı olduğundan. Optik akış değerinin piksel başına düşen alan ile çarpılması alınan mesafeyi bunun zamana bölümü ise hızı vermektedir. Bu işlemler yapıldığında optik akış özelliği kullanılarak hız tespiti yapılmış olur. Gerekli bağıntı Eşitlik (4) te verilmiştir. OA_ deg eri * Yukselik Gorus _ Mesafe * 2 tan Sensor _ Piksel _ Sayı 2 Acisi (4) Şekil 8. Görüş açısının pikselle ilişkisi Optik akış sensörünün araca uygulanması: Bu başlık altında sensörün araca uygulanması için gerekli görülen değişiklikler, sensör ve bacak bağlantıları hakkında bilgiler verilecek ve bunların araca uygulanması anlatılacaktır. İlk olarak sensörün araca uygulanabilmesi için araçta yapılması gereken birtakım değişiklikler anlatılacaktır. Bu değişiklikler; aracın ön alt tarafını kapatan parçanın özelleştirilmesi; aracın alt kısmını oluşturan üç parçadan aracın içinde bulunan motor sürücü, batarya ve single board pc nin hesaba katılarak ön alt parçanın uygunluğu

23 gözlenip parçanın aynısının üretilmesi ve sensörün geldiği yere ufak bir delik açılması şeklinde sıralanabilir. Sensörün geldiği yere açılan delik sayesinde sensörün aracın altından görüntü alarak optik akış değeri vermesi sağlanabilmektedir ve araçta başka herhangi bir değişikliğe gerek görülmemiştir. Sensör ve gerekli bağlantılarına değinilecek olursa; sensörün çalışması ve veri alınmasını sağlayan gerekli bağlantılar (Şekil 9); MISO (MASTER IN/SLAVE OUT), MOSI (MASTER OUT/SLAVE IN), SCLK ve NCS şeklinde sıralanabilir. Bunları kısaca açıklamak gerekirse MOSI veri girişi (INPUT), MISO veri çıkışı (OUTPUT), SCLK çalışma frekansı, NCS ise seri portları aktif etmek için kullanılmaktadır. Ayrıca bu port gerekli durumlarda yeniden başlatma (reset) işlemi için de kullanılabilir. NCS sensörün çalışması için düşük (low) değerde olmalıdır. formülünde bu değişken sabit olarak alınmıştır. Ayrıca sensörün görüş açısının da sabit olmasından dolayı tek değişken olarak sensörden gelecek olan optik akış değeri kabul edilmiştir. Sensörün lensinin bitiminden alınan ölçümlere göre sensörün yerden yüksekliği 7.5 cm (Şekil 10). Sensörün üzerinde bulunan 8mm M12x0.5 özelliklerine sahip merceğin görüş açısı ise 11 olarak belirlenmiştir. Şekil 10. Aracın yerden yüksekliği 4. SONUÇLAR Şekil 9. Bacak (pin) bağlantıları Sensör ve bacak bağlantılarından sonra gerekli değişkenlerin bulunmasından bahsedilecek olunursa; aracın yerden yüksekliği sabit olduğu varsayımı yapılıp sensörün optik akış değer Sonuç olarak optik akış teknolojisinin mekatronik ürünlere uygulanabilirliği denenmektedir. Sistemin oldukça hassas ölçümler yapabildiği ve kullanılan sensör ile çok daha yüksek hızlara çıkılabileceği görülmüştür. Ayrıca aracın zemine bağlı olarak 2 eksenli hızının bulunabilmesinden dolayı kaymalara karşı kesin olarak aracın tam hareketinin gözlenmesi mümkündür. Ek olarak optik akış kullanılarak herhangi bir sistem üzerinde uygulanabilecek şekilde engelden kaçma ve yol bulma işlemi de bilgisayar ortamında MATLAB ile gerçekleştirilmiştir. Buradan

24 çıkarılan sonuçlar ise engelden kaçma/yol bulma işleminin, görüntü işleme yoluyla yapılmasındansa optik akış sensörleri kullanılarak yapılması, görüntü işlemede gerekli olan işlemci ve ekstra güç tüketiminin önüne geçecektir. Bunun yanı sıra optik akış sensörleri çok yüksek çerçevelerde görüntü işlemeyi gerçekleştirdikleri için hızlı hareket eden veya hızlı tepki vermesi gereken mekatronik ürünlerde de kullanılabileceği görülmüştür. TEŞEKKÜR Bu araştırma, MECE Lisans Araştırma Projeleri I-II dersleri kapsamında gerçekleştirilmiş ve Atılım Üniversitesi tarafından desteklenmiştir (Proje No: LAP-A ). Derslerin yürütülmesine ve proje çalışmalarımıza verdikleri katkılardan dolayı Yrd. Doç. Dr. Zühal ERDEN e, Yrd. Doç. Dr. Kutluk Bilge ARIKAN a, Öğr. Gör. Aylin KONEZ EROĞLU na, Arş. Gör. Cahit GÜREL e ve Arş. Gör. Emre GÜNER e teşekkürlerimizi sunarız. (Erişim: ) [3] Scheffer, Z., (2007), Optical Speedometer, Technical Report Submitted in Partial Fulfillment of the Engineering Technology Senior Design Project Course ETG 4950C [4] Chahl J.& Hine B.(2008), Insect-Inspired optical flow navigation sensor, (Erişim: ) [5] Kathage R. & Kim J., (2006), Experimental results of a Differntial Optic-Flow System, Department of EngineeringThe Australian National University, Australia [6] Ribeiro, M., I., (2005), Obstacle Avoidance, Navigation/Collision Avoidance pp. 1-4 [7]Souhila K. & Karim A., (2009), Optical Flow Based Robot Obstacle Avoidance ptical_flow_based_robot_obstacle_avoidace.p df (Erişim: ) KAYNAKÇA [1] Klaus, B. ve Horn, P., (1986), Robot Vision, OCAL_COPIES/OWENS/LECT12/node7.ht ml. (Erişim: ) [2] Barrow, L., G., (2000), Custom Vision Chips for Robotics,

25 STIRLING MOTOR VE ÇUKUR AYNA İLE GÜNEŞ TAKİP SİSTEMİ KULLANARAK GÜNEŞ ENERJİSİNİ MEKANİK ENERJİSİNE DÖNÜŞTÜRME Ömer ÇETİN, student.atilim.edu.tr, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Betül EYTÜRK, student.atilim.edu.tr, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Melih KARALİ, student.atilim.edu.tr, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Barlas PAZARBAŞI, student.atilim.edu.tr, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Mehmetali SARI, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara H.Orhan YILDIRAN, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara ÖZET Sürdürülemez enerji kaynaklarının tüketimi ve fosil yakıtlarının kısıtlılığı gelecek yaşantımız için tehdit oluşturmaktadır. Enerji kaynaklarının pahalılığı, çevreye verilen tahribat ve çevre kirliliği, yenilenebilir ve sonsuz enerji kaynaklarının kullanımını gerektirmektedir. Yenilenebilir enerji teknolojileri zararsız enerji kaynağıdır ve bilindik enerji teknolojilerine nazaran daha az çevre ile etkileşim halindedir. Güneş enerjisi bu enerji kaynaklarından biri ve sonsuz enerjidir. Bu çalışma; Stirling motorunun tasarımının ve üretiminin nasıl yapılacağını, çukur ayna ile birleştirilip güneş takip sistemiyle güneş ışınlarını bir noktada toplayarak, maksimum güneş enerjisini mekanik enerjiye çevrilmesini içermektedir. ANAHTAR KELİMELER: Stirling motor, çukur ayna, takip sistemi ABSTRACT Consuming of unsustainable energy sources and limitation of fossil fuel become threat for the future life. Because of high cost energy, destruction of environment and environment pollution are caused that required to using sustainable and finite energy generation. Renewable energy technologies are clean sources of energy and it has lower environmental impact than conventional energy technologies. One of them is solar energy as finite energy. In this study shows that how to design and manufacture the Stirling Engine, it combined with parabolic mirror collect sunrays in focus point and thanks to developing a tracking system, obtained maximum useable mechanical energy from the sun, converted from solar energy to mechanical energy. KEYWORDS: Stirling engine, parabolic mirror, tracking system

26 1. GİRİŞ Mece araştırma projesinin amacı güneş enerjisini kullanarak, parabolik ayna ve stirling motor ile elektrik enerjisi üretmektir. Mece araştırma projemizin ana başlıklar güneş takip sistemi, stirling motor ve çukur ayna olarak 3 e ayrılmaktadır. İlk olarak takip sistemi güneşi takip ederek verimliliği en yüksek seviyede tutmayı sağlamaktadır,bu takip LDR sensörlerinden gelen bilgilerin mikro işlemciler sayesinde işlenerek, çift eksenli takip sistemi adı verilen sistemin sürülmesi ile sağlamaktadır. Çukur ayna olarak adlandırılan ayna çeşiti şekil olarak çanak anteni anımsatmaktadır, bu ayna güneş enerjisini bir noktada odaklayarak yüksek derecede ısı elde etmeyi sağlamaktadır, ısı tek noktada toplandığından bu noktaya odak noktası denmektedir. Yaptığımız hesaplamalarda MECE araştırma projesinde kullanılan çukur aynanın odak noktasın merkezinden 75 cm uzakda bulunduğu tespit edilmiş ve yapılan ölçümlerde bu ısının 915 dereceye kadar çıkabildiği gözlenmiştir. Bu proje kapsamında yapılan araştırmalar stirling motorun ısı enerjisini haraket enerjisine çevirmede en iyi yol olduğunu göstermektedir. Bu motor dıştan yanmalı bir motor çeşitidir, stirling motorun çalışma prensibi ısınan havanın genleşerek pistonu itmesi ve bunun sonucunda hareketin elde edilmesinden oluşmaktadır. Son olarak bütün projenin amacı güneş enerjisinden yüksek ısı enerjisi elde ederek, bu yüksek enerji ile stirling motorundan hareket enerjisi elde etmekdir. 2. SİSTEMİN ANA KISIMLARI 2.1 Stirling Motor Stirling motoru, sıcak hava motoru olarakta bilinen dıştan yanmalı bir ısı makinası tipidir. Temel çalışma prensibi sıcaklık değişimine bağlı olarak ısınan ve soğuyan havanın genleşip sıkışarak basınç yaratmasıdır. Isı değişim prosesi, Carnot çevriminin pratik olarak uygulanması ile ısının mekanik harekete dönüşümünün ideal verime yakın olmasına izin verir. Stirling motorları dıştan ısı vermeli motorlar olduğundan, içten yanmalı motorlara ve diğer ısı motorlarına göre bir çok üstünlükleri vardır. Her türlü yakıt ve ısı kaynağı kullanılabilmektedir. Özellikle güneş enerjisi uygulamalarında elde edilen başarılı sonuçlarla giderek artan enerji ve çevre sorunlarına karşı alternatif bir enerji dönüştürücü olarak kullanılmaya başlanmıştır. Stirling motorları gürültüsüz ve titreşimsiz çalışmaları, yüksek termik verimleri, çevreci motor ve uzun ömürlü olmaları nedenleriyle, sulama alanlarından uzay teknolojisine ve elektrik uygulamalarına kadar birçok alanda kullanılmaktadır. Bunun yanısıra yeterli tork ve özgül güç değerleri ile basit tasarımları araştırmacıları bu motorlar üzerinde çalışmaya yönelten başlıca nedenlerdir. Günümüzde 4 temel stirling motor çeşiti kullanılmaktadır. Bunlar başlıca; alfa, beta, gama ve bağımsız piston (free

27 piston) stirling motorlarıdır. Bu araştırmada gama tipi stirling motoru seçilmiş ve gama tipi stirling motorunun çalışma prensipleri araştırılmıştır. Gama tipi stirling motoru birbirinden ayrı 2 pistonu olmak üzere 6 ana parçadan oluşmaktadır. Bunlar; güç pistonu(power piston), hareket pistonu (displacer piston), rejenaratör (regenerator), biyel (connection rod), silindirler (cylinders), ve volan (flywheel) parçalarıdır. Gama stirling motoru ile ilgili literatür araştırmaları yapıldıktan sonra gama stirling motorunun prototipini elde etmek için mini bir gama stirling motorunun CATIA programında her parçası olmasada ana parçaları çizilerek montajı Şekil 1 de gösterildiği gibi yapılmıştır. Bu sayede stirling motorunun parçaları hakkında daha iyi bilgi sahibi edinildi. Stirling motorunun teknik çizimleri yapıldıktan sonra kinematik analizleri yapılmaya çalışıldı ama kinetik analizler tam verimli bir şekilde yapılamadı. Literatür araştırmalarında stirling motorun parçaları tam detaylı anlatılmadığı için ana parçaların, parça bağlantılarının ve pistonların iç yapısının daha iyi anlaşılması için mini stirling motor prototipi alındı ve tersine mühendislik uygulanarak, stirling motorunun parçaları ve çalışma prensibi detaylı bir şekilde incelendi. Bu uygulama pistonların teknik yapısı bakımından yararlı bir çalışma olmuştur. Şekil 1. Gama Stirling Motor Prototipi Pistonlar birbiriyle eş merkezli olmayan ayrı silindirlere sahiptir. Silindirler birbirine paraleldir ve ölü hacmi en aza indirecek şekilde Şekil 2 deki gibi yerleştirilmiştir. Alt kısımda bulunan silindir, çalışma hacminin azaltılıp, arttırılmasını yani iş akışkanının sıkıştırılıp, genişletilmesini sağlamaktadır. Üst kısımdaki silindir ise, yer değiştirme pistonu aracılığı ile iş akışkanının soğutulup, ısıtılması görevini yerine getirmektedir. Tasarımın avantajı mekanik olarak basit olmasıdır. Şekil 2. Gama Stirling Motor Yapısı [1] Stirling moturun sıcaklık çevrimi Carnot çevrimine dayanır. Stirling çevrimine göre

28 çalışan bir sıcak hava motoru temel olarak iki pistondan oluşmaktadır. Pistonlardan bir tanesi yer değiştirme pistonu olarak adlandırılır ve görevi çevrim akışkanını sıcak ve soğuk bölge arasında nakletmektir. Diğer piston güç pistonu olarak adlandırılır ve motordaki gücü üreten pistondur. Carnot çevriminden bilindiği üzere sıcak ve soğuk ısı kaynaklarının sıcaklıkları arasındaki fark arttıkça ısıl verimin arttığı bilinmektedir. Dolayısıyla bu sıcaklık farkını arttırmak için Stirling çevriminde sistem içi ısı geçişi yapılır; bu sistem içi ısı geçişine literatürde rejenerasyon adı verilmektedir. Stirling motorun performansı rejenerasyonun performansından etkilenmektedir. [2] Stirling çevrimi sıcak hava motorları için ideal bir çevrimdir. Dört tümden tersinir hal değişiminden oluşan Stirling çevriminin P-V diyagramı Şekil 3 teki gibi gösterilmektedir. Bu hal değişimleri aşağıda sıralanmıştır: 1-2 İzotermal (Sabit sıcaklık) sıkıştırma (sistemden dış ortama ısı geçişi) 2-3 Sabit hacimde rejenerasyon (rejeneratörden aracı akışkana sistem içi ısı transferi) 3-4 İzotermal (Sabit sıcaklık) genişleme (sisteme dış kaynaktan ısı geçişi) 4-1 Sabit hacimde rejenerasyon (aracı akışkandan rejeneratöre sistem içi ısı geçişi) Şekil 3. Stirling Çevrimi P-V Diagramı (Carnot Cycle) [3] Stirling motorun performansı P-V diyagrama göre hesaplanılabilir. Motor hacmi, iç geometri hesabı kullanılarak kolayca hesaplanır. Hacim, kullanılacak olan gazın kütlesi ve uygulanacak olan sıcaklık seçildikten sonra basınç ideal gaz formülü kullanılarak hesaplanır. Şekil 4. Schmidt Teorisi [4] Stirling motorun P-V diagram denklemleri ve model hesaplaması Schmidt teorisine dayanmaktadır. Formülde kullanılacak olan semboller Şekil 4 te gösterilmektedir. Denklemin bir kısmı aşağıdaki gibidir. 1 numaralı denklem genişleyen hacim denklemidir. 2 numaralı denklem sıkışan hacim denklemidir.

29 V 2 SE V E (1 cos x) VDE (1) çizimleri yapılmıştır ancak Stirling motorunun üretim safhasına geçilememiştir. V V 2 2 SE SC V C (1 cos x) (1 cos(x dx) VDC (2) Toplam momental hacim- V bir sonraki 3 numaralı denklemde tanımlanmıştır. V VE VR VC (3) Motor basıncı P, ortalama basınç - P mean, minimum basınç - P min ve maksimum basınç - P max aşağıdaki 4 numralı denklemler kullanılarak bulunur. 2.2 Parabolik Ayna Parabolik aynalar güneşten gelen ışınları bir noktada toplayarak odaklamaktadır. Işınların toplandığı bu noktaya aynanın odak noktası denmektedir. Güneş ışınlarını tek noktada toplamasında parabol olarak özel bir şekle sahiptir. Parabolik aynalara parabolik yansıtıcılar ya da parabolik çanak ta denilmektedir. Aynaya gelen güneş ışınları Şekil 5 te gösterildiği gibi bir noktada odaklanmıştır ve F noktası aynanın odak noktasıdır. 2 Pmean 1 c P min(1 c) P max(1 c) P 1 c.cos(x a) 1 c.cos(x a) 1 c.cos(x a) (4) Matematiksel modele göre, bazı varsayımlar yapılmalıdır. Bunlar; genişleme pistonu süpürme hacmi, sıkıştırma pistonu süpürme hacmi ve rejenerasyon hacmidir. Tasarım prosesinde, piston ve silindirlerin teknik çizimleri yapılmıştır. Üretim için kullanılacak malzeme özellikleri alüminyum profil no: 5686 seçilmiştir. Isı transferinin verimliliğinin sağlanılması için yapılan araştırmalara dayanarak silindir kalınlığı 3-4 mm seçilmiştir. Pistonların hareketi için piston ve silindirlerin arasındaki boşlukta 0.02mm seçilmiştir. Piston ve silindirlerin teknik Şekil 5. Parabolik Aynanın Odak Noktası [5] Projede kullanılan aynanın çapı 65 cm, derinliği 3.5 cmdir ve 1.5 kg ağırlığındadır. Aynanın odak noktası 5 numaralı formülle bulunmaktadır. f = odak noktası D = aynanın çapı c = aynanın derinliği f = ( D * D ) / ( 16 * c ) (5)

30 Bu formüle göre parabolik aynanın odak noktası 75 cm dir. Parabolik aynanın birçok kullanım alanı vardır. En yaygın olan kullanım alanı güneş takip sistemlerinde güneş ışınlarını tek bir noktada odaklamada kullanılır. Bunun yanında diğer kullanım alanı otomotiv sektörüdür. Örneğin, arabaların farlarında ki aynalar parabolik aynalardır ve yansıtıcı olarak kullanılır. Günümüzde henüz ekonomik olmayan parabolik çanak sistemlerinin araştırma ve geliştirme çalışmaları sürdürülmektedir. Bu çalışmalarda amaç, birim alan maliyetini düşürmek ve verimini artırmaktır. Parabolik aynalarla ulaşılan maksimum sıcaklık 1500 C kadar çıkmaktadır. Projede yapılan ölçümler sonucunda ulaşılan sıcaklık Şekil 6 da gösterildiği gibi C dir. 2.3 Güneş Takip Sistemi Takip sistemi Stirling motorlu çukur aynalı takip sistemin ana parçasıdır. Güneş takip sisteminin ana amacı güneş ışınlarını en verimli şekildi toplamaktır. Üç çeşit takip sistemi bulunmaktadır. Bunlar sabit eksenli, tek eksenli ve çift eksenli takip sistemleridir. MECE araştırma projesinde çift eksenli güneş takip sistemi kullanılmaktadır. Sabit ve tek eksenli takip sistemleri kurulum için geniş ve düz alanlara ihtiyaç duyarlar. Çift eksenli güneş takip sistemi tek eksenli ve sabit eksenli takip sistemlerinden 36 % daha verimlidir. Çift eksenli takip sistemi x ve y eksenlerine sahiptir, bu yüzden istenilen her türlü alana kurulumu yapılabilir. Çift eksenli güneş takip sistemi Şekil 7 de gösterilmektedir. Güneş takip sistemi 2 ana kısımdan oluşmaktadır, bunlar elektronik ve mekanik kısımlardır. Bu kısımlar iki ana başlık altında anlatılacaktır. Şekil 6. Test Edilmiş Sıcaklık Değeri Mekanik Kısım: Mekanik kısım dönme hareketlerini sağlamakta ve sistemin ağırlığını taşımaktadır. Mekanik kısmın ayna ve Stirling motor olmadan uzunluğu 65 cm dir. Toplamda 6 kg yük kaldırabilmektedir, bu kapasite Stirling motor ve çukur aynayı taşımasına imkân sağlamaktadır. Mekanik kısım da 2 tane rulman, bir tane düz dişli ve bir tane de solucan dişli bulunmaktadır. Ayrıca, 2 tane redüktörlü DC motor içermektedir. Bu motorlar x ekseninde ve y ekseninde dönüşü sağlamaktadır. Mekanik kısım

31 plastik malzemeden üretilmiştir, bu sayede ağırlık ve fiyat azalmıştır. olarak Arduino Mega kullanılmaktadır. Ayrıca, elektronik devre bağlantıları Şekil.9 da gösterilmektedir. Şekil 8. LDR Pozisyonu Şekil 7. İki Eksenli Takip Sistemi Elektronik Kısım: Elektronik kısım kontrolcü, güç kaynağı ve ışık sensörlerinden oluşmaktadır. Elektronik kısmın ana amacı güneşi en verimli şekilde takip etmektir. Güneş takibi için LDR yani ışık sensörü kullanılmaktadır, dört adet ışık sensörü birbirini görmeyecek şekildi yerleştirilmiştir. Bu yerleştirme sayesinde yüksek verim elde edilmektedir. LDR1, LDR2, LDR3 ve LDR4 den elde edilen veriler Tablo.1 de gösterilmektedir. Işık sensörlerinin ne şekilde yerleştirildiği Şekil.8 de gösterilmektedir. Güç kaynağı olarak lipo pil seçilmiştir. Lipo pil 2250 mah akıma ve 11.2 V voltaja sahiptir. Kontrolcü Şekil 9. Elektronik Devre Tablo 1. LDR Verileri LDR1 LDR2 LDR3 LDR4 IŞIKLI ORTAM AZ IŞIKLI ORTAM KARANLIK ORTAM SONUÇLAR Bu proje üç ana kısımda oluşmaktadır. Bu kısımlar; Stirlig motoru, güneş takip sistemi ve çukur aynadır. Bu çalışmada ilk olarak, stirling

32 motorunun çalışma prensibi hakkında bilgi verilmiş ve teknik özelliklerine değinilmiştir. Stirling motorunun prototipi teknik olarak çizilmiş ve montajı çizim programı olan Catia programında yapılmıştır. Buna ek olarak Stirling çevriminin teorik analizine ve termodinamik analiz yöntemlerine yer verilmiştir. Bir diğer önemli parçası olan güneş takip sistemi iki eksenli olarak tasarlanıp, güneş takibi için gerekli olan yazılım programı yazılmış ve LDR devre tasarımı yapılmıştır. Son olarak güneş ışınlarını bir noktada toplayan çukur ayna temin edilerek güneş takip sistemine montajı yapılıp, güneş takip sistemi çalıştırılmıştır. Sonuç olarak, Stirling motorunun üretimi yapılamadığından güneş enerjisinden elektrik enerjisi üretimi yapılamamış fakat çukur ayna ile güneş enerjisinden yeterli ısı elde edilmiştir. 4. GELECEKTEKİ ÇALIŞMALAR Gelecekte yapılacak çalışmalar arasında, stirling motor üretimi yapılacaktır ve güneş takip sistemininin üzerinde bulunan çukur aynanın odak noktasına gelecek şekilde monte edilip ısı enerjisinden haraket enerjisi elde edilecektir. İki eksende hareket edebilen güneş takip sistemi rüzgardan ve doğal olaylardan etkilenmemesi için sistemin esnekliğinin azaltılması ve mukavemetinin arttırılması gerekmektedir. TEŞEKKÜR Bu araştıma, MECE Lisans Araştırma Projeleri I-II dersleri kapsamında gerçekleştirilmiş ve Atılım Üniversitesi tarafından desteklenmiştir (Proje No: LAP-A ). Derslerin yürütülmesine ve proje çalışmalarımıza verdikleri katkılardan dolayı Yrd. Doç. Dr. Zuhal ERDEN e teşekkür ederiz. KAYNAKÇA [1]http://www.ohio.edu/mechanical/stirling/engin es/gamma.html (Erişim: ) [2] Watanabe, H., Fujisawa, Y. (2000), Characteristics of Stirling Engine Regenerator, Naotsugu Isshiki-Tokyo Institute Technology p.1248 [3] Gheith, R., Alouiand F. and Ben Nasrallah S., (2011), Experimental Study of a Beta Stirling Thermal Machine Type Functioning in Receiver and Engine Modes, Journal of Applied Fluid Mechanics, Vol. 4, No. 2, Issue 1, pp [4] Hirata, K., Chmidt Theory for Stirling Engine, 1997 [5] (Erişim: )

33 İNSANSI ROBOT YÜZ Engin KARADAĞ, atilim.edu.tr Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Çağatay SABUNCUOĞLU, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Fuad ALİEW, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara ÖZET Gün geçtikçe robotlar toplumda önemli rol üstlenmektedirler. Bu robotlar biz insanların yaptıkları işleri daha kolay ve konforlu hale getirmek için tasarlanmaktadır. İnsansı robot yüz de eğitim, eğlence veya bilgi verme alanlarında kullanılan bir robot türüdür. Bu amaca yönelik olarak, insansı robot yüz tasarımı Atılım Üniversitesi Mekatronik Mühendisliği Bölümü bünyesinde yapılmaktadır. Bu çalışmada insansı robot yüz, konuşma, burun (koku algılama) işitme ve görme duygusu özellikleri destekler. Konuşma sistemi aynı zamanda sese uygun çene hareketini gerçekleştirmektedir. Bu özellikler, robot üzerinde otomatik olarak çalışır. Bu makale giriş, kaynak taraması, insansı robot yüz tasarımı ve sonuç bölümlerinden oluşmaktadır. ANAHTAR KELİMELER: İnsansı robot yüzü, Konuşma, Burun (koku algılama), Duyma, Görme ABSTRACT Day by day, robots play an important role in society. The robots are designed to make human s jobs easier and more comfortable. Humanoid face robot is a kind of robot which are used for education, entertainment and informational. Toward this goal, the humanoid face robot design is done within the Atılım University, Department of Mechatronics Engineering. The humanoid face robot supports sense of features that are speech, nose (smell detection), hearing and vision. The speech system carries out jaw movement with respect to sound. These features will automatically run on the robot. This article involves introduction, literature survey, design of the humanoid face robot and conclusion parts. KEYWORDS Humanoid robot face, Speech, Nose (Smelling detection), Hearing, Sighting

34 1. GİRİŞ Bu projenin amacı insansı yüz ifadeleri ile birlikte eğitim, eğlence veya bilgi veren robot yüz tasarımı ve üretimidir. Bu robotun genel özelliklerinden biri konuşarak bilgi aktarımı sağlamaktır. Konuşma özelliğini yaparken, yüz çene ve göz hareketleri ile birlikte insansı ifadeleri iletmektedir. Diğer insansı özelliği ise duyma özelliğidir. İnsansı robot yüz çevresindeki sesleri algılamak ve bu sesleri işleyerek gereken tepkileri verme özelliğine sahiptir. Diğer bir önemli insansı duyu olan koku alma özelliği de robot da sağlanmaktadır. Robot çeşitli kokuları algılayabilmekte ve bu kokuları sınıflandırabilmektedir. Örneğin, zararlı gazlarla zararsız kokuları ayırt edebilir. Bu özellik güvenlik için de kullanılabilir. Ayrıca robot görme özelliğine de sahiptir. Bu özelliği sayesinde çevresindeki görsel objeleri tanıyabilmektedir. Yüz tanıma sistemi ile birlikte güvenlik açısından da önemli bir rol oynamaktadır. Genel olarak insansı robot yüz gözleri, burnu ve kulakları yardımı ile çevresini algılayabilmekte ve insansı çene hareketleri ve ses yardımı ile bunlara tepki verebilmektedir. Projenin bu seneki amacı koku duyusunu ve çene hareketine bağlı konuşma özelliğini yapabilmektir. Bu proje ile ilgili birçok araştırma yapılmaktadır. Bu araştırmalar ile ilgili geniş kapsamlı kaynak taraması yapılmıştır ve bizim projemize uygun yönleri seçilmiştir. Bazı projeler detaylı olarak incelenip eksikleri giderilmiştir. Kaynak taraması bölümünde daha detaylı anlatılmıştır. Kaynak taramasından sonra robotun tasarımına geçilmiştir. Robotun tasarımı mekanik ve elektronik bölümlerden oluşmaktadır. İnsansı robot yüz tasarımı bölümünde detaylı olarak anlatılmıştır. 2. KAYNAK TARAMASI Projenin ilk adımı kaynak taramasıdır. Bizim projemizin gereksinimleri doğrultusunda geniş kapsamlı kaynak taraması yapılmıştır. Kaynak araştırmasındaki ana konularımız konuşmaya bağlı olarak yapılan çene hareketi, ses tanıma, koku algılama ve obje ve yüz tanımadır. Bu konulara ulaşmak için bazı anahtar kelimeler kullanılmıştır. Bunlar insansı robot yüz, konuşma, koklama, duyma ve görmedir. Bu konular hakkında daha önce yapılan projeler incelenmiştir. Bu projelere bağlı olarak taksonomi matris yöntemi kullanılarak bize en yararlı bilgilere ulaşılmıştır. Kaynak taraması sırasında en çok göze çarpan uygulamalar, KISMET [1], MDS [2] ve Scarry-Terry [3] uygulamalarıdır. Kısmet robot için çene hareketinde EAP yapay kas sistemi kullanılmış. MIT tarafından gerçekleştirilen MDS robotta ise servo motorlar çene hareketini gerçekleştirmektedir. Scarry-Terry robotta ise servo motor ve buna ek olarak ses-servo devresi kullanılmıştır. Tüm bu araştırmalara göre en avantajlı sistem eksikleri giderilerek seçilmiştir.

35 Bizim projemizdeki üstünlük sadece çene kontrolü değil bunun dışında duyma, işitme ve görme özelliklerini de sistemde barındırmaktadır. 3. İNSANSI ROBOT YÜZÜN TASARIMI Bu bölümde insansı robot yüzün genel tasarımına yer verilmektedir. Bu tasarımdan önce gerekli kaynak araştırması yapıldı ve bu kaynaklardan elde edilen bilgilere göre tasarım yapıldı. Sistem iki bölümden oluşmaktadır. Bunlar mekanik tasarım ve elektronik tasarımdır. Robotun çene hareket sistem mekanik bölümde incelenmiştir. Konuşma ve koku alma sistemi elektronik bölümde incelenmiştir. 3.1 Mekanik Tasarım İnsansı robot yüzün çene hareket sistemi bu bölümde incelenmiştir. Çene hareket mekanizması dönme hareketini sağlayan servo motor ve bu hareketi yüzden ayrı olan çene parçası ile bağlayan bağlantı aparatı ile sağlanmıştır. Servolara sese uygun hareketi sağlaması için Arduino işlemcisi kullanılmıştır. Bu devre elektronik tasarım bölümünde detaylı olarak anlatılacaktır. Yüzün genel yapısında hazır oyuncak maskeler kullanılmıştır. Şekil 1 de robot yüzün genel görünümü verilmiştir. Şekil 1. İnsansı Robot Yüz Çenenin hareketli olabilmesi için maskeden çene bölümü kesilerek alınmıştır ve daha önce bahsettiğimiz gibi servo motora bağlanmıştır (Şekil 2). Servo ile çene arasındaki bağlantıyı kurabilmek için alüminyum bar tasarlanmıştır. Bu bar alüminyum plakadan kesilerek ve belirli yerlerine servo bağlantısı yapılabilmesi için vida delikleri delinerek üretilmiştir. Delikler açıldıktan sonra çene ile bağlanacak ucu 90 derecelik açı ile bükülmüştür. Sistemde gene alüminyumdan üretilmiş kasa bulunmaktadır. Servo motor ve kafa bu kasaya bağlanmıştır. Tüm sistem bu kasaya bağlıdır. Sistemde alüminyum seçilmesinin nedeni kolay bükülebilir ve kolay işlene bilir bir madde olmasıdır.

36 Yüz mekanizmasında kullanılan parçalar Tablo 1 de gösterilmiştir. Tablo 1. Yüz Mekanizması Parçaları Parça Adet Oyuncak Maske 1 Çene 1 Şekil 2. Servo-Çene Mekanizması Ayrıca sistemde kafanın sağa ve sola dönebilmesi için ikinci bir servo kullanılmıştır. Bu servo ile alt şase ve kafa arasında bağlantı kurularak dönmesi sağlanmıştır. Şekil 3 de bu bağlantı gösterilmiştir. Şekil 3. Alt Servo Sistemi Servo 2 Alüminyum bar 1 Alüminyum kasa Elektronik Tasarım İnsansı robot yüzün elektronik tasarımı bu bölümde incelenmiştir. Elektronik tasarım iki bölümde incelenmiştir. İlk olarak çene mekanizmasının sese uygun hareket etmesini sağlayan Arduino işlemcisi ve buna bağlı sistemi inceleyeceğiz. Arduino ve içindeki yazılım sayesinde ses sinyallerini servoya açısal veri olarak çevirmektedir. Bu yazılım ile birlikte Arduino ses kaynağından gelen sinyalleri analiz eder ve servoya açısal değer olarak aktarır. Ses kaynağı ve Arduino arasındaki bağlantı Şekil 4 de gösterilmiştir. Şekilde de görüldüğü gibi ses sinyallerimiz Arduino nun analog girişleri olan A0, A1, A2, A3,A4, A5 bacaklarından A0 a bağlanmıştır. Servo Digital (PWM) bacaklarından 9. Bacağa bağlanarak PWM sinyali alınmıştır.

37 İstenilen açı değerlerini servoya aktarabilmek için bu PWM girişleri kullanılmalıdır. olarak C/C++ kullanılmaktadır. Programın genel görünüşü Şekil 5 de gösterilmiştir. Şekil 4. Arduino Ses Devresi Ses sinyalleri bilgisayar üzerinden alınmaktadır. TTS5 konuşma programı ile yazılan metni okuma sağlanmıştır. Çıkan ses sinyalleri iki kanala ayrılarak biri ses-servo devresine diğeri ise hoparlöre aktarılmıştır. Gelen ses sinyallerini servo için anlamlı bir açısal değere çevirmesi için, gelen sinyaller belirli bir çarpan ile çarpılarak yükseltilmiştir. Fakat Arduino analog değerleri 0 ile 1023 arasında okumaktadır. Ses sinyalinden aldığımız analog değer map fonksiyonu ile sınırlandırılarak Servo nun dönüş aralığına indirgenir. Okunan bu değerleri 0 ile 50 derece arasındaki bir açışal değere çevirir. Arduino işlemcimize yazılım atmak için kod editörü ve derleyici olarak görev yapan Arduino IDE kullanılmıştır. Yazılım dili Şekil 5. Arduino AraYüz Programı İkinci olarak koku tanıma sistemini inceleyeceğiz. Bu sistemde çeşitli gaz sensörleri MQ4 (Şekil 6), MQ7 (Şekil 7) ve işlemci olarak yine ARDUINO UNO (Şekil 8) kullanılmıştır. Şekil 6. MQ4

38 sensörüdür. Havadaki Karbon monoksit (CO) gazi algılamak için kullanılan kullanımı kolay bir sensördür. MQ-7 20 ila 2000ppm aralığında her yerde CO konsantrasyonunu ayırmaktadır. Bu sensörlerin Arduino ile bağlantısı için devre kullanılmıştır. Bu devre sensörün ölçtüğü değerleri analog değerlere çevirmektedir. Sensör devre üzerinde bulunan Out bacağından Arduino nun analog girişine bağlanmıştır. Bu sayede Arduino sensörden gelen analog değerleri okuyabilmektedir ve okuduğu bu değerler ile ortamda gaz olup olmadığını test edebilmektedir. Bu devre Şekil 9 da gösterilmiştir. Şekil 7. MQ7 Şekil 9. Gaz Sensör Devresi Şekil 8. Arduino Uno MQ4 metan gazı sensörüdür. Bu basit birsıkıştırılmış doğalgaz(cng) sensörü, doğal gaz algılama için uygun (çoğunlukla Metan [CH4]) havadaki konsantrasyonları algılar. MQ ila 10000ppm için doğal gaz konsantrasyonları algılayabilir. MQ7 ise karbon monoksit gaz Bu sistemde MQ4 ve MQ7 sensörleri aynı anda kullanılmıştır. Sistem bu sensörlerin kombinasyonları ile çalışmaktadır. Belirli gaz seviyelerinin üzerine çıkıldığı zaman sensörlerimizden analog alınan veriler Arduino üzerinden yazılım yardımı ile işlenerek konuşma sistemine aktarılmaktadır. Buda bize ortamdaki gazın cinsi ve seviyesi hakkında bilgi vermektedir.

39 İnsansı robot yüzün elektronik parçaları Tablo 2 de gösterilmiştir. Tablo 2. Elektronik Parça Listesi Parça Adet SERVO 1 ARDUINO UNO 1 LI-PO 7,4 V 1 MQ4 GAZ SENSÖR 1 MQ7 GAZ SENSÖR 1 USB KABLO 1 SES KABLOSU 1 PC 1 HOPERLÖR 1 KULAKLIK JAKI 1 DİRENÇ 1 KONDANSATÖR 1 4. SONUÇLAR VE GELECEK HEDEFLER Proje bu seneki hedefine ulaşmıştır. Robot bir insan gibi konuşması ile birlikte çene hareketini senkronize bir biçimde sağlamaktadır. Koku alma özelliği de bu sistemle otonom şekilde çalışabilmektedir. İnsansı robot yüz projenin gelecek çalışması gerçek bir insan yüzüne en yakın sistemi yapmaktır. Örneğin yüz ifadelerini, daha gerçekçi şekilde, ağız, göz, ifadeleriyle destekleyerek yapmaktır. Koku alma sisteminde de şu an için sadece zararlı gazları ayırt etmektedir. Gelecek çalışma olarak bütün kokuları tanıyabilmelidir. Örneğin parfüm yada farklı kokuları sınıflandırmalıdır. Projeye ek olarak görme ve ses algılama sistemleri eklenecektir. Görme sisteminde insanları ve objeleri ayırt edecektir. Ses algılamada ise insanların söyledikleri komutlara cevap verebilmelidir. Sonuç olarak insansı robot yüz gerçek bir yüzün yapabileceği her şeyi yapabilmelidir. Sonuç olarak, MECE Lisans Araştırma Projeleri I-II dersleri kapsamında yürütülen İnsansı Robot Yüz projesi bu seneki hedefine ulaşmıştır ve gelecek çalışmalar için önemli bir adımdır. TEŞEKKÜR Bu araştırma, MECE Lisans Araştırma Projeleri I-II dersleri kapsamında gerçekleştirilmiş ve Atılım Üniversitesi tarafından desteklenmiştir (Proje No: LAP-A ). Derslerin yürütülmesine ve proje çalışmalarımıza verdikleri katkılardan dolayı bölüm asistanlarımız Cahit Gürel ve Emre Güner e teşekkür ederiz.

40 KAYNAKÇA [1] Cynthia Breazeal ve Brian Scassellati., (2002), A context-dependent attention system for a social robot, https://svn.jde.gsyc.es/robotvision/trunk/pape rs/breazeal-context_dependent_attentionijcai99.pdf [2] Cynthia Breazeal, Michael Siegel, Matt Berlin, Jesse Gray., (2008), Mobile, Dexterous, Social Robots for Mobile Manipulation and Human-Robot Interaction, /resources/other/(%20disc%201%20)%20pa pers%20and%20classes/content/newtechde mos/2482-abstract.pdf [3] Vern Graner, (2008), The Talking Skull Kit, Sept-2008-N&V.pdf

41 MANİPÜLATÖRLER İLE DONATILMIŞ DÖRT ROTORLU UÇAN ROBOT Hakkı Burak BOZKIR, student.atilim.edu.tr Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Alper ERTÜRK, student.atilim.edu.tr Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Kutluk Bilge ARIKAN, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara ÖZET Bu makalede, döner kanatları ile dikey olarak havalanabilen, yönelim ve seyir denetimini sağlayabilecek eyleyici konfigürasyonuna sahip, dört rotorlu uçan robotun yapısal tasarımı, matematiksel olarak modellenmesi ve yönelim denetimcisi tasarımı sunulmaktadır. Ayrıca, alışılagelmişin dışında bir uçan robot çerçevesinde, iki farklı manipülatör alternatiflerinin (Delta Robot ve 2 serbestlik derecesine sahip robot kol) sisteme entegrasyonu çalışmaları sunulmaktadır. Uçan robotun dinamik modeli Newton-Euler denklemleri ile elde edilmiş olup, sistemin yönelim denetimi için Matlab/Simulink ortamında geliştirilmiş ve Simulink Real Time Windows Target kullanılarak gerçek zamanlı uygulaması yapılmıştır. Sistemin yönelim denetimi için Doğrusal Karesel Düzenleyici (LQR) tasarlanmıştır. ANAHTAR KELİMELER: Sıra dışı uçan robotlar, Dikey iniş kalkış, Robot kol, Delta Robot, Gerçek zamanlı denetim, LQR. ABSTRACT In this article, a VTOL (vertical take-off and landing) type UAV (unmanned air vehicle) novel flying robotic platform, having an attitude stabilization and orientation has been presented. The structural design process of novel quad-rotor, mathematical model and also designing of a controller processes are given. Furthermore, studying on the integration of two robot manipulator alternatives to the system which are Delta Robot and 2 DOF robot arm, has been presented. Dynamical model of the system is obtained by using Newton-Euler formulations. The control system is developed in Matlab/Simulink and real time implementation is achieved by using Simulink Real Time Windows Target utility. Lineer Quadratic Regulator is designed for the stabilization of the attitude dynamics. KEYWORDS Novel Flying platforms, VTOL, 2 DOF Robot Arm, Delta Robot, Real Time Control, LQR.

42 1. GİRİŞ Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte ortaya çıkan gelişmiş insansız hava araçlarının günümüzde sağladığı faydalar gittikçe önem kazanmaktadır. Bu araçların kullanıldığı birçok uygulama alanı bulunmaktadır. Bunların kullanıldığı başlıca yerler; askeri uygulamalar (gözlem, keşif, sınır güvenliği vb), arama kurtarma operasyonları (yangın, deprem, sel vb), trafik kontrolü, kaçakçılığı izleme, zirai alanlar vb. Tüm bu farklı alanların ihtiyaçlarına cevap verebilecek bu sistemlerde, ilgili alanların gereksinimlerine uygun benzersiz tasarım özellikleri aranmaktadır. İnsansız hava araçları alanında, uzun menzilli uçaklar ve havada asılı kalan helikopterler yapılan araştırmalarda yer alan platformların başında gelmektedir. Bu platformlar, kendi aralarında sahip oldukları kanat tipi, rotor sayısı ve fiziksel görünüşlerine göre adlandırılmaktadır. Günümüzde dört rotorlu dikey iniş ve kalkış kabiliyetine sahip uçan platformlar standart hale gelmişlerdir. Fakat bu platformlara ek olarak başka bir sistem ile bütünleştirilmesi alışıla gelmişin dışında bir platform olmasını sağlamaktadır [1]. Bu konu birçok araştırmacı tarafından ilgi çeken sıra dışı uçan sistemler olmuştur. Farklı amaçlar için kullanılan bu sistemlerin aynı robot üzerinde birleştirilmesi, optimal çözümlere ulaşmak adına önem taşımaktadır. Bu bağlamda Atılım Üniversitesi, Mekatronik Mühendisliği Bölümü, Uçan Robotlar Laboratuvarında (URL), sıra dışı uçan robotların araştırılması, yapısal tasarımı, geliştirilmesi, imalatı, dinamik modellenmesi ve kontrolü konularındaki çalışmalar sürdürülmektedir. Araştırma ekseninde, literatürde var olan pek çok sıra dışı benzer sistemler incelenmiştir [2, 3]. Alışılagelmiş robot çalışmalarının ana ekseninde öncelikle dört rotorlu dikey iniş ve kalkış kabiliyetine sahip uçan platformun yapısal tasarımı yapılmıştır. Bununla eş zamanlı olarak sistemle bütünleştirilecek olan robotik manipülatör çalışmaları da yapılmıştır. Bu kısımda 2 farklı alternatif olan Delta robot ve 2 serbestlik derecesine sahip robot kol tasarımı ileri-geri kinematik denklemler kullanılarak yapılmıştır. Sistemlerin entegrasyonundan önce uçan platformun dinamik modellenmesi yapılıp yönelim denetleyicisi tasarlanmıştır. Bu çalışmada LQR tabanlı denetleyici sisteme uygulanmıştır. Sistemin yönelim denetimi için, gerçek zamanlı uygulama testleri yapılmış, gözlenmiş ve geliştirilmiştir. Bu makale şu şekilde düzenlenmiştir: II. bölümde dört rotorlu uçan sistemin yapısal tasarımı kısaca anlatılmış. III. bölümde robotik manipülatörlerin tasarımı kısaca anlatılmıştır. IV. Bölümde dört rotorlu uçan sistemin dinamik modeli Newton- Euler yöntemiyle elde edilmiştir. V. Bölümde LQR tabanlı durum değişkeni geri beslemeli denetleyici tasarımı ve denetleyicinin performansı benzetim ortamında ölçülmektedir. VI. Bölümde ise sonuç ve gelecek çalışmalar yer almaktadır.

43 2. YAPISAL TASARIM Sistem tasarımına başlarken, Uçan Robotlar Laboratuarında mevcut olan Himax :1 dişli oranına sahip fırçasız motorlar, E-Max 30 elektronik hız kontrol üniteleri ve 12x4.5 Draganfly pervaneleri temel alınmıştır. İlk olarak Drive Calculator istatiksel benzetim programı kullanılarak var olan motor üniteleri için üretilebilecek maksimum itme kuvvetleri hesaplanmıştır. Alınan toplam kuvvetin %60 ı sistemin ağırlığı ve yük kapasitesi için ayrılmıştır. Geriye kalan %40 lık kısım sistemin yönelim denetimi ve stabilizasyonu için kullanılmıştır. Buna göre sistemin toplam ağırlığı ortalama olarak 2kg civarında olması beklenmiştir. Tasarım aşamasında bazı kısıtlamalar dikkate alınmıştır [4]. Ağırlık kısıtlamaları, uzunluk kısıtlamaları(maksimum çap=1m, rotorlar arası uzaklık=60cm), malzeme seçimi, titreşim azaltıcı çalışmalar ve sistemin yapısal güvenilirliği bunlardan bazılarıdır. Bu sınırlamalar göz önünde bulundurularak, sistem tasarımı yapılan analizler sonucunda iyileştirilmiştir. 2.1 Titreşim Analizi Titreşim analizlerinde, sistemin sahip olduğu rezonans frekans aralığının, uçan sistemin havada asılı kalması sırasında motorlardan gelen titreşim aralığından olabildiğince uzağında olması gerekmektedir. Bu sebeple sistem, motorların olduğu bölgelerden benzetim programında sabitlenmiş ve çözüm sonuçları birbirlerine yaklaşana kadar ağ boyutları küçültülüp benzetim tekrarlanmış olup gösterilmiştir (Şekil 1). Şekil 1. Solidworks Frekans Analiz Sonucu Sistem, havada asılı olduğu durumdaki motorların dönüş hızları rad/s ile 644rad/s arasında olduğu hesaplanmıştır. Tablo 1 de, Solidworks programında yapılan analizin sonuçları verilmiştir. Buradaki maksimum görülen frekans, motorların dönüş frekansından yeterli ölçüde uzak olduğu görülmektedir. Tablo 1. Frekans Analiz Sonuçları Mod Numarası Rezonans frekansı(rad/sec) Rezonans frekansı(hz)

44 2.2 Statik Analiz Sistemin uçuş ve test aşamalarında, motorlar tarafından üretilen itme kuvvetine karşı sistemin yapısal bütünlüğünü koruyup korumadığının gözlemlenmesi ve sistemin esneme miktarlarının tespit edilmesi gerekmektedir. Bu sebepten ötürü, motor tutuculardan, motorların teorik olarak üretebileceği maksimum kuvvet uygulanarak sistemin statik analizi yapılmıştır (Şekil 2). Şekil 3. Sistemin 3 Boyutlu Katı Modeli ve Fiziksel Hali 3. MANİPÜLATOR TASARIMLARI Bu bölümde Delta Robot ve 2 serbestlik derecesine sahip robot kol tasarımları bulunmaktadır. Buradaki amaç, tasarlanan manipülatörlerin uçan sisteme bütünleştirilmesi göz önünde bulundurularak sıra dışı bir sistem elde etmektir. Alışılagelmişin dışında olan bu sistemin kullanılma nedenleri şunlardır: Şekil 2. Solidworks Statik Analiz Sonucu Statik analiz simülasyonu sonucu sistem üzerindeki maksimum basınç 13.8MPa, maksimum kaydırım 1.4mm bulunmuştur. Yapılan analizler sonucunda, sistem üzerinde meydana gelen basınçlara ve yüzey gerilimlerine dayanabilen malzeme olarak Aliminyum seçilmiştir. Tüm analizler sonucunda, sistemin yapısal tasarımı iyileştirilmiş olup üretime başlanmıştır. Şekil 3 de sistemin 3 boyutlu katı model ve fiziksel model gösterilmiştir. *Sistemin çalışma esnasında, ağırlık merkezinin yerinin manipülatör yardımıyla değiştirilerek, uçan platformun yönlendirilmesi, *Entegre edilen sistemin hızlı tepkiler vermesiyle oluşan etkilerin, uçan sistemin stabilizasyonuna yardımcı olması, *Sistemin kontrolcüsünü test etmek amacıyla, dışarıdan manipülatör sayesinde sisteme bildiğimiz bir rahatsızlık vermek, *Sistemin eğilip yerdeki bir objeyi dürtmek, tutup çekmek ve taşımak için bir manipülatör kullanmak.

45 3.1 Delta Robot Delta Robot 3 eksende hareket kabiliyeti olan paralel manipülatördür. Bu sistemin en önemli avantajı çok hızlı çalışması ve tepki vermesidir. Bu yüzden uçan sistemimize uygun bir manipülatör olduğundan modellenip tasarlanmıştır. Delta Robotun ters kinematik modeli Şekil 4 baz alınarak çıkarılmıştır. 30 (1),, 0,, (2) 0,,0 3 (4) (5) J 0, y J,z J tan (6) Şekil 4. Delta Robotun Eklem Yerleri [5] Ters kinematikte, verilen x,y,z koordinatlarına göre motorların gideceği açılar hesaplanmıştır. Şekil 5 de geometrik ilişkiler kullanılmıştır. Şekil 6 da, 1 bulunduktan sonra, sistemi XY düzleminde Z eksenine dik olarak 120 derece saat yönünün tersinden döndürülmesiyle 2 ve 3 hesaplanmıştır. Şekil 5. Delta Robotun Geometrik Pozisyonu [5] Şekil 6. Deltanın XY Düzlemindeki Hareketi [5]

46 Kinematik denklemler sonucunda katı modelleme programı kullanılarak Delta robotun simülasyonu yapılmıştır. Sistem üretilip, servo motorlarla sürülerek laboratuarımızda test edilip doğruluğu görülmüştür. Şekil 7 de, robotun katı modeli ve fiziksel hali, Şekil 8 de, uçan sisteme entegre edilmiş hali gösterilmiştir. cosѳ cos Ѳ Ѳ (7) sinѳ sin Ѳ Ѳ (8) Şekil 10 da, tasarlanan 2 serbestlik derecesine sahip robot gösterilmiştir. Şekil 10. Robot Kolun Fiziksel Hali Şekil 7. Delta Robotun Katı modeli ve gerçek hali 4. DİNAMİK MODELLEME Sistem modellenmesinde gerekli basitleştirmeleri yapabilmek için bazı varsayımlara gidilmesi öngörülmüştür. Bunlar; Şekil 8. Delta Robotun Uçan Sisteme Entegresi 3.2 Robot Kol Şekil 9 da, 2 serbestlik derecesine sahip robot kolun ileri kinematik denklemleri çıkarılmıştır. *Sistemin fiziksel karakteristiğinin katı kabul edilmesi, *Sistemin tamamen simetrik olması sonucu eylemsizlik matrisinin köşegen kabul edilmesi, *Döner kanatların ürettiği kuvvetlerin, kanatların dönüş hızlarının karesiyle doğru orantılı kabul edilmesi sonucu yapılan yaklaşımın aerodinamik davranışa yakın olması, *Havada asılı kalma durumu Şekil 11 deki serbest cisim diagramında, sistemin genel durumu görülebilir, b gövde için e ise yerin referans eksenlerini belirtmek için kullanılmıştır [6]. Şekil 9. Robot Kolun XY Eksenindeki Durumu

47 Şekil 11. Genel Durum Şekil 12. İtme Kuvveti ile Çalışma Rejimi İlişkisi Sistemin yönelim dinamiği için kullanılacak genel durum vektörü; (9) Bunların zamana göre değişimlerini veren denklemler; (10) (11) cos (12) 0.. (13) (14) (15) I= (16) Sistem üzerinde oluşan kuvvetler ve momentler itki testinden elde edilen motor modelleri ile bulunmuştur (Şekil 12). F 1 =(36.04*rejim /1000)*9.81 (17) F 2 =(35.48*rejim /1000)*9.81 (18) F 3 =(34.67*rejim /1000)*9.81 (19) F 4 =(32.44*rejim /1000)*9.81 (20) M x =(F 3 -F 1 )*L/2 (21) M y =(F 4 -F 2 )*L/2 (22) M z =(M 2 +M 4 )-(M 1 +M 3 ) (23) L=0.3m 4.1 Denklemlerin Doğrusallaştırılması Dinamik denklemler sistemin havada asılı kalma durumu baz alınarak, jacobianlar kullanılarak doğrusallaştırılma yöntemi izlenmiştir [6] (24) Verilen n genel durum denklemi, y= f(x), ve n genel durum değişkeni x 1,,x n, kullanılarak Jacobian matrisi aşağıda gösterildiği gibi hesaplanır; (25)

48 Girdi matrisi, B, dört motorun çalışma rejimlerinden oluşan girdi vektörü, u, ve jacobian metodu kullanılarak doğrusallaştırıldı. (26) GX-2 ataletsel ölçüm algılayıcısı kullanılarak sistemin üç eksenindeki açılar ve açılar hızları ölçülebilmekte olduğu için C matrisi 6x6 özdeşlik matrisi haline gelir. Düz geçiş matrisi D ise, sistemin girdi ve çıktıları arasında doğrudan bir bağlantı olmadığı için sıfır alınır. Böylece çıkış matrisi 5. DENETLEYİCİ TASARIMI (27) Dört rotorlu uçan sistemlerin kontrolü için literatürde bir çok alternatif vardır [6, 7, 8]. Sistemin kontrolü için değişken geri beslemeli Doğrusal Karesel Düzenleyici tasarımı yapılmıştır. Bu kontrolcünün kullanılma nedeni, sisteme uygulanması kolay ve ideal sonuçlar verebilmesidir. Ayrıca birden fazla girişi ve çıkışı olan sistemlerde dirençli bir düzenleyicidir. Sistem zamanla değişmeyen bir sistem olarak göz önüne alındığında, durum değişkeni şu şekilde olur; = Ax + Bu (28) y= Cx +Du (29) x(0)=x 0 (30) x=sistemin durum değişkeni, u=sisteme uygulanan girdi(çalışma rejimi(%)), A=Sistem matrisi, B=Girdi matrisi, C=Çıktı matrisi, D=Doğrudan geçiş matrisi. LQR kontrolcüsü sistemin performansını arttırmak ve ideal bir kontrol sağlamak için minimizasyon fonksiyonu hesaplar. J= (31) Bu optimizasyon problemini çözerek K kazancını hesaplar. Bu problemi çözerken iki kriter arasında denge sağlamaya çalışır. Bunlar, regülasyonun hızının ve kontrolcü girişinin (dolayısıyla harcanan enerjinin) önemini belirleyen Q ve R kriterleridir, kontrolcüyü tasarlayan kişi tarafından ayarlanır. Q matrisi sistemin sahip olduğu durum değişkenlerinin karakteristiğini belirler. Bu matriste durum değişkenlerinin önceliği belirlenir. Eğer Q matrisi değerleri artarsa sistem daha çabuk tepki verir. R matrisi sistemin kontrolcü girdilerinin performans matrisidir. Eğer bu değerler artarsa kontrolcü sinyalinin önemi azalır, böylece sistem daha az enerji harcar fakat kontrol hızı düşmüş olur.

49 Şekil 13 de, Matlab/Simulink ortamında gerçek zamanlı denetleyici tasarımı verilmiştir. Şekil 15. Yuvarlanma Açısının Kontrolü Şekil 13. Gerçek Zamanlı Denetleyici Tasarımı Sistemin denetleyici kontrolü altında genel çalışma prensibi Şekil 14 deki gibidir. Şekil 14. Sistemin Genel Çalışma Prensibi Sistem yuvarlanma açısında -5 o, yunuslama açısında +5 o başlangıç koşuluna sahip olduğu andaki kontrolcü simülasyon çıktıları Şekil 15 ve Şekil 16 da gösterilmiştir. Şekil 16. Yunuslama Açışının Kontrolü 6. SONUÇ VE GELECEK ÇALIŞMALAR Bu bildiride dört rotorlu insansız hava aracının tasarımı, dinamik modellenmesi, kontrolü ve manipülatör tasarımı ile ilgili yapılan çalışmalar anlatılmıştır. Sistemin dinamik modeli Newton- Euler yöntemiyle elde edilmiş olup denetleyici tasarımı yapılıp, benzetim çalışmaları Matlab/Simulink yazılımında test edilmiştir. Gerçek Zamanlı Windows Hedefi kullanılarak, LQR tabanlı denetleyicinin sistemin pozisyon referanslarını başarılı bir şekilde yakaladığı test edilmiştir. Tasarlanan ve üretilen manipülatörler sistem üzerine entegre edilmeden önce tek başlarına başarıyla sürülmüştür. Gelecek çalışmalarda üretilen Delta Robotun uçan

50 sistemle bütünleşmesi hedeflenmiş olup, sıra dışı hale gelen yeni sistemin dinamik modellenmesi ve denetleyici tasarımı yapılacak ve gözlenecektir. Ayrıca uçan sisteme bir CMUcam2 kamerası takılıp yerde seyir halinde olan bir kara aracını takip etmesi hedeflenmiştir. TEŞEKKÜRLER Bu araştıma, MECE Lisans Araştırma Projeleri I-II dersleri kapsamında gerçekleştirilmiş ve Atılım Üniversitesi tarafından desteklenmiştir (Proje No: LAP-A ). Derslerin yürütülmesine ve proje çalışmalarımıza verdikleri katkılardan dolayı Yrd. Doç. Dr. Zuhal Erden e, Ahmed Aksal a, Anıl Güçlü ye, Mehmet Çakmak'a, Mehmet Aday a ve Meral Aday a teşekkür ederiz. KAYNAKÇA [1] Mellinger, D., Shomin, M. ve Kumar,V., (2010), Control of Quadrotors for Robust Perching and Landing, International Powered Lift Conference, October 5-7, 2010, Philadelphia, PA (Erişim: ) [2] Keemink, A., (2011), Conceptual Investigations on a Manipulator System for Inspection UAVs https://www.ce.utwente.nl/aigaion/publicatio ns/show/2008 (Erişim: ) [3] W.Beyer, E., (2009), Design, Testing, and Performance of a Hybrid Micro Vehicle- The Hopping Rotochute 53/29661/1/beyer_eric_w_200908_phd.pdf (Erişim: ) [4] Pounds,P., (2011), 5.Case Study: Large Quadrotor MAV Design _grant_workshop/5_special_topic Large_q uadrotor_mav_design.pdf (Erişim: ) [5] Zavatsky, M., (2009) Delta Robot Kinematics, roduction-129/delta-robot-kinematics-3276/ (Erişim: ) [6] Kıvrak, Ö., A., (2006), Design of ControlSystems for a Quadrotor Flight Vehilce Equipped with inertial sensors, Y. Lisans Tezi, Atılım Üniversitesi, Mekatronik Mühendisliği Bölümü (Erişim: ) [7] Domingues, J. M. B., (2009),"Quadrotor Prototype", https://dspace.ist.utl.pt/bitstream/2295/ /1/Tese_de_Mestrado.pdf (Erişim: ) [8] Bouabdallah, S., (2010), "Design And Control Of Quadrotors With Application To Autonomous Flying", 2 /EPFL_TH3727.pdf (Erişim: )

51 MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ LABORATUVARLARI İÇİN BEKÇİ/REHBER ROBOT TASARIMI Gizem ÇELİK, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Emre ERDEM, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Kutay KÖK, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Derya OSKAY, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Cenk SEVİMLİ, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Zühal ERDEN, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara ÖZET Gelişen teknoloji birçok gereksinimi beraberinde getirmektedir. Bunların sonucunda insanlara günlük hayatlarında yardımcı olmak ve hayatlarını kolaylaştırmak amacıyla geliştirilen insansı robot çalışmalarında gözle görülür bir artış görülmektedir. Atılım Üniversitesi Mekatronik Mühendisliği Bölümünde yürütülen bu çalışmada, laboratuvarlarda gündüz rehber, gece ise güvenlik görevi üstlenebilecek bir robot tasarımı yapılmaktadır Akademik yılında yürütülen ve bu bildiride anlatılan çalışmalarda laboratuvar koridorlarında sabit engellere çarpmadan dolaşabilen bir robotun mekanik ve elektronik tasarımı, üretimi ve testleri yapılmıştır. ANAHTAR KELİMELER: İnsansı robot, Rehber robot, Güvenlik robotu, Robot tasarımı ABSTRACT Developments in technology bring many needs. As a result of this, there are remarkable increases in humanoid robot research for helping people in daily life applications and making life easier for them. In this research which performed in Atılım University Mechatronics Engineering Department, there is a robot design which is guide in day time and security in night time at the Mechatronics laboratories. In the academic year, the work done in this paper introduces that the mechanical and electronic design, manufacturing and testing a robot which locomated without crashing static obstacles in laboratory holes. KEYWORDS Humanoid robot, Guide robot, Security robot, Robot design

52 1. GİRİŞ Günlük yaşantımızın vazgeçilmez birer parçası olmaya başlayan robotlar bankalardan müzelere, hastanelerden evlerimize kadar birçok farklı alanda insanlara hizmet vermektedirler. Bu projenin genel amacı Mekatronik Mühendisliği Bölümü laboratuvarlarında gündüz insanları karşılayıp rehberlik yapacak, gece ise herhangi bir tehdide karşı laboratuvarları koruyacak bir robot tasarlanması ve üretilmesidir. Projenin bu seneki amacı ise robotun laboratuvarlarda sabit engellere çarpmadan hareket etmesini sağlanmaktır. Bu amaç doğrultusunda birçok çalışma yürütülmekle beraber yapılan ilk ve en önemli çalışma geniş bir kaynak taramasıdır. Kaynak taraması yapılacak tasarıma ve üretime yön vermesi bakımından çok önemlidir. Bu kapsamda yaklaşık elli adet makale okunmuş ve bu makaleler sınıflandırma çizelgesi yardımıyla gruplandırılmışlardır. Daha kapsamlı bilgi bir sonraki bölümde verilmektedir. Kaynak taraması yapıldıktan sonra tasarım aşamasına geçilmiştir. Tasarım aşaması mekanik tasarım ve elektronik tasarım olarak iki bölümden oluşmaktadır. Mekanik tasarım bölümünde robotun iskeleti ve yürüme mekanizmasıyla ilgili ayrıntılı bilgilere yer verilmiştir. Elektronik tasarım bölümünde ise robotun elektriksel donanımı, malzeme listesi ve çalışma prensipleri kapsamlı olarak anlatılmıştır. 2. KAYNAK TARAMASI Bu çalışmada tasarıma başlanmadan önce detaylı bir kaynak taraması yapılmıştır. Bu araştırma kapsamında yaklaşık elli adet makale okunmuş ve daha önce yapılan çalışmalarla ilgili detaylı bir araştırma çalışması yürütülmüştür. Bu araştırma çalışmalarında öne çıkan başlıklar robot öğrenmesi, yol planlaması, insan-robot etkileşimi, engelden kaçınma, yüz tanıma, dil algısı, zekâ, uzaktan kontrol ve insansı robotlardır. Bu araştırmalarla kullanılan yöntemler fiziksel modelleme, matematiksel modelleme, benzetim, deneysel çalışmalar ve algoritma geliştirilmesidir. Araştırmalarda ki uygulamalar arasından en çok göze çarpanlar, kamuya açık alanlarda rehber olarak kullanılan robotlardır [1-3]. Çünkü proje kapsamında tasarlanan robot bu sınıflandırmaya uymaktadır. Ek olarak bu kaynaklarda rehber robotun temel özellikleri sağlanmıştır. Kaynak araştırmalında daha çok üniversitelerin yaptığı robotlar göz önünde bulundurulmuştur. Makaleler incelenirken, rehber robot için gereken özellikler değerlendirilmiştir ve faydalı görülen özelliklere sahip olan makaleler sınıflandırma çizelgesi yerleştirilmiştir. Rehber robot gün içinde mekatronik laboratuvarlarına gelen misafirlere yön göstermek ve bilgi vermek için tasarlanmaktadır. Robotun bu donanıma sahip olabilmesi için bazı özellikler temel alınmıştır, bunların başında hareket [4], engelden kaçma[5] ve yol tanımlama[6] özellikleri yer alır. Hareket robotun uzaktan kontrol edilmeden kendiliğinden

53 hareket etmesidir. Rehber robotun hareket tanımlamaları işlemcisine yerleştirilen sensör bilgileriyle tamamen kendi yol bilgisini oluşturmasıyla sağlanır [4]. Hareket donanımı genel olarak engelden kaçma ve yol tanımlama özellikleriyle desteklenmiştir [5][6]. Ek olarak sensör bilgileri yol tanımlama özelliğini destekler, rehber robot üzerinde kullanılmak üzere seçilen sensör bilgileri[7] aynı zamanda yol tanımlamak içinde kullanılmıştır. Rehber robot üniversitenin mesai saatleri dışında da görev yapmaktadır. Bu saatlerde güvenlik komutuna geçer. Güvenlik robotun özellikleri rehber robotun üzerine eklenmiştir robot gün saatlerini işlemcisinde zamanlar ve otonom olarak durum değiştirir. Güvenlik özellikleri[8] robotun gece mekatronik laboratuvarlarına giren yabancı kişileri üniversitenin güvenlik birimlerine haber etmesini sağlar aynı zamanda mesai saatleri dışında laboratuvarda oluşabilecek yangın veya gaz kaçağı gibi olaylarda güvenlik görevlilerine haber verir. Güvenlik robot ultrasonik sensörlerden gelen bilgi ile mekatronik laboratuvarlarında yön tanımlamasını yapar, aynı zamanda mesai saatlerine yaklaşan vakitlerde robot kendi laboratuvarının önünde konumlanır ve rehber robot komutuna geçer. Rehber/Güvenlik robot işlemcisinden aldığı komutlarla her gün belirli görevleri yapar. Bu görevler Fuzzy Logic [9] algoritması ile robota hareket sağlar. Fuzzy logic ile genel bilgileri kaynaklardan sağladığımız bilgilerle geliştirdik. Son durum olarak rehber robot mekatronik laboratuvarlarında otonom olarak hareketini sağlamaktadır. 3. GÜVENLİK/REHBER ROBOTUN TASARIMI Bu bölümde Güvenlik/Rehber robotun tasarımı ile ilgili bilgilere yer verilecektir. Gerekli kaynak taramasını gerçekleştirdikten sonra, eski çalışmalar ışığında Rehber/Güvenlik robotun tasarımı yapılmıştır. Rehber/Güvenlik robot mekatronik bir tasarım olduğu için bu çalışmayı mekanik tasarım ve elektronik tasarım olarak ikiye ayırmak mümkündür. Aynı zamanda yazılımsal bilgilere de yer verilmiştir. 3.1 Mekanik Tasarım Rehber/Güvenlik robotun mekanik tasarımını yürüme mekanizması ve gövde olarak iki bölüme ayırmak mümkündür. Yürüme mekanizması bölümünde robotun hareket etmesini sağlayan bileşenler, çalışma prensipleri ve hesaplamalar yer almaktadır. Gövde bölümünde ise kullanılan malzemeler ile sebep sonuç ilişkileri ve Yürüme Mekanizması: Yürüme mekanizması hareket eden mühendislik tasarımları için hayati derecede önem taşır. Hem robotun dengeli hareket etmesi için hem de üzerine binen gövde kuvvetini kaldırabilmesi yürüme mekanizmasının çok iyi tasarlanması gerekmektedir. Şekil 1 de Güvenlik/Rehber robotun yürüme mekanizması görülmektedir.

54 Şekil 1. Yürüme Mekanizması F sürtünme = 29.9 N M x g = F sürtünme (3) M x 9.81 = 29.9 N M = 3.04 kg Bu hesaplamaya göre her bir motorun taşıyabileceği yük miktarı 3.04 kg dır. Bu da tasarım için yeterli bir miktardır. Tablo 1. yürüme mekanizmasında kullanılan parçaları göstermektedir. Yürüme mekanizması tasarımı iki aşamalı olarak gerçekleştirilebilir. İlk aşama yeterli kuvveti kaldırabilecek torka sahip motorların seçimi ve tekerlek seçimi ikinci aşama ise kullanılacak kasanın malzemesinin ve biçiminin tasarlanmasıdır. Güvenlik/Rehber robotta VEX Robotics in tekerlek ve motor setleri kullanılmıştır. Aşağıdaki hesaplama her bir motorun taşıyabileceği yük miktarını kg cinsinden vermektedir. Bu hesaplamada F sürtünme tekerlek ile zemin arasındaki sürtünme kuvvetini, d tekerlek çapını, r tekerlek yarıçapını, T torku, M bir tekerleğin üzerine düşen yük miktarını, g yer çekimi kuvvetini temsil eder. F sürtünme x r =T (1) d = 4 in d= 10.2 cm r=d/2 (2) r=10.2 cm /2 r= 5.1 cm 5.1cm=0.051 m T = N.m F sürtünme =( x 2 x 100)/(10.2) Tablo 1. Yürüme Mekanizması Parçaları Parça Adet 4 Vex Robotics Tekerlek 4 Vex 3 kablolu Motor Alüminyum L bar 4 Destek Panelleri 2 Yürüme mekanizması tasarımının ikinci aşaması kasanın tasarlanmasıdır. Buna göre 4 adet alüminyum L bar birbirlerine cıvata ve somun yardımıyla birleştirilmiş ve 2 adet alüminyum destek paneli yardımıyla kuvvetlendirilmiştir. L barın ölçüleri 51cm x 4 cm, alüminyum destek paneli 41cm x 5 cm dir. Alüminyum parçaların bu ölçülerde tasarlanmasının nedeni ise mekatronik laboratuvarlarında rahatlıkla dolaşmasını sağlamaktır. Tasarımda alüminyum

55 malzeme kullanımının sebebi kolay işlenebilirliği ve hafif olmasıdır. Bu parçaların çizimleri SOLID WORKS yazılımı yardımıyla yapılmıştır. Gövde: Güvenlik/Rehber robot projesi bünyesinde yapılan çalışmalarda yapılan ilk tasarımda yürüme mekanizması 2 tane tekerlek ve pleksi glassdan oluşan bir kasadan oluşmaktaydı. Gövde tasarımı ise dikdörtgen şeklinde pleksi glass malzemeden oluşan parçalardan oluşmaktaydı. Fakat aşırı yük sebebiyle yürüme mekanizmasında oluşan hatalar tasarımın başarılı bir tasarım olmadığını göstermiştir. Bunun sonucunda tasarımda değişikliğe gidilip yürüme mekanizması ve gövde değiştirilmiştir. Yapılan yeni tasarıma göre gövde 4 adet alüminyum çubuktan oluşmaktaydı ve bu çubuklar gövdenin iskeleti niteliği taşımaktaydı. Bu 4 çubuk üzerine dekota malzeme kaplanarak bir gövde oluşturulması planlanmış, bu gövde önünde dokunmatik ekran ve üzerinde bir kafa yardımıyla desteklenmiştir. Şekil 2 de planlanan tasarımın resmi görülmektedir. Fakat üretimdeki imkânsızlıklar ve zaman kısıtlaması nedeniyle bu amaca ulaşılamamış bunun yerine tasarımda tekrar bir değişikliğe gidilmek zorunda kalınmıştır. Yeni tasarıma göre yürüme mekanizması üzerine 4 adet düz alüminyum çubuk monte edilmiştir. Bu çubukların uzunlukları 98 cm dir. Şekil 3 de robotun en yeni tasarımı gösterilmektedir. Şekil 3. Bekçi/Rehber Robot (Mekanik Yapı) Son olarak çubukların dışına pleksi glass malzemeden bir kaplama yapılacak ve robotun bu sene ki son haline ulaşılacaktır. 3.2 Elektronik Tasarım Şekil 2.Tasarım Modeli Güvenlik/Rehber robotun elektronik tasarımı mekanik tasarımla beraber eş zamanlı olarak yapılmıştır. Bu tasarıma göre kullanılacak elektriksel malzemeler seçilmiş ve gerekli devre şeması bilgisayar destekli programlar (ARES- ISIS) sayesinde oluşturulmuş ve yazılımsal

56 veriler kullanılarak simülasyonu yapılmıştır. Ayrıca bu bölümde yazılımla ilgili bilgilere de yer verilmiştir. Aşağıda elektriksel malzemeler ve açıklamaları verilmiştir: Arduino Uno: Güvenlik/Rehber robotun elektronik tasarımında işlemci olarak Arduino Uno kullanılmıştır. Arduino Uno nun tercih edilmesinin sebepleri kolay programlanabilir olması, kullanım kolaylığı ve ARES 232 çeviriciye sahip olması ve bu sayede de bir ara yüzle bilgisayar ortamından sensör değerlerinin rahatça okunabilmesidir. Arduino Uno için kullanılan yazılım C tabanlı Arduino dilidir. Şekil 4 te Arduino Uno işlemcinin şekli görülmektedir. Şekil 4. Arduino Uno Pololu MD01D: Devre tasarımında 4 adet 2 kablolu VEX motor kullanıldığı için motor sürücülere ihtiyaç duyulmuştur. Devrede 2 tane Pololu MD01B motor sürücü kullanılmıştır. Bu motor sürücülerin her birinde 2 çıkış bulunmaktadır ve her iki motor için kullanılmıştır. Bunun faydası ise sağda ki iki motora veya soldaki iki motora aynı anda hareket verilebiliyor olabilmesidir. Aynı zamanda yüksek performansta yani yüksek voltaj ve yüksek akımda iyi çalışan bir motor sürücü olması ve kullanım kolaylığı tercih sebebidir. Şekil 5 te Pololu MD01D motor sürücü görülmektedir. Şekil 5. Pololu MD01D 7809 düzenleyici: Motorların veri sayfasından elde edilen bilgilere göre motorun maksimum besleme voltajı 9.1 Volttur. Bu nedenle Li-po pilin çıkış voltajı olan 11.1 voltun 9.1 volta düşürülmesi gerekmektedir. Bu sebepten dolayı 7809 düzenleyiciye ihtiyaç duyulmuştur. Böylece motorlardan yüksek performans elde edilmiştir düzenleyici: Motor sürücülerin veri sayfasında giriş voltajı olarak 5 volt verilmiştir. Bu nedenle Li-Po pilin çıkış voltajı olan 11.1 voltun 5 volta indirgenmesi gerekmektedir düzenleyicinin kullanılma sebebi budur. Bu düzenleyiciden elde edilen voltaj sayesinde motor sürücüler çalışır hale getirilmiştir. Ultrasonik sensör: Güvenlik/Rehber robotta 5 adet ultrasonik sensör kullanılmıştır. Bu tip sensörün kullanılma sebebi mesafeyi inc cinsinden gösterebilmesidir. Arduino Uno da bulunan seri port sayesinde bu değerler okunabilmekte ve gerekli ayarlamalar yapılabilmedir. Sağda ve solda kullanılan sensörlerin sebebi robotun kendini ortalamasını

57 sağlamaktır. Öndeki ve arkadaki sensörlerin kullanım sebebi engelden kaçmaktır. Son olarak ortada kullanılan sensörün sebebi ise robotun durmasını sağlamaktır. Şekil 6 da devrenin baskı devre şeması devre elemanlarıyla birlikte verilmiştir. Şekil 6. Baskı Devre Şeması Yukarıdaki devre şemasında Arduino Pins yazılı olan yere Arduino nun bacakları devre üzerindeki ilgili pin numaralarına bağlanmıştır. Pololu Motor Driver Pins yazılı olan yere yine Pololu motor sürücülerin ilgili pinleri bağlanmıştır ve 7805 düzenleyicilerinin bacak numaraları baskı devre şemasında gösterilmiştir. Ayrıca Li-Po pil ve sensör bağlantıları artı eksi bacakları ile birlikte yukarıdaki baskı devre şeması üzerinde görülmektedir. Li-Po Pil: Sistemde 11.1 volt ve 3050 mah özelliklere sahip bir pil kullanılmıştır. Oluşturulan sistem ağır olduğu için motorlardan çekilen akım da fazladır. Bu sebepten dolayı bu özelliklere sahip Li-Po pil seçilmiştir. Yazılımsal Bilgiler ve Akış Şeması: Daha önceden de belirtildiği gibi yazılım dili olarak C tabanlı Arduino dili kullanılmıştır. Bu kod robotun engellerden kaçması ve dar bir ortamda yolu ortalayarak hareket etmesi için tasarlanmıştır. Toplamda kullanılan 5 ultrasonik sensör sırası ile Arduino mikroişlemci kartının üzerinde bulunan analog pinlere bağlandı. Bilgisayar ortamında kullanılan Arduino nun ara yüz programındaki analogread ve Serial.print komutları kullanılarak sensörlerden gelen veriler seri monitöre bastırıldı. Bu değerlere göre gerekli komutlar kullanılarak robotun bu sensörlerden gelen verilere göre motor sürücüler ve bunlara bağlı olan motorlar yardımı ile hareketi sağlandı. Şekil 7 deki Akış şemasında robotun mekatronik laboratuvarlarında nasıl davranacağı detaylı olarak verilmiştir.

58 4. SONUÇLAR VE PLANLANAN ÇALIŞMALAR Şekil 7. Akış Şeması Robota güç verildikten sonra ilk önce önünde herhangi bir engel olup olmadığına bakıyor. Eğer herhangi bir engel yoksa robot yoluna devam ediyor. Eğer bir engel varsa engelin solunda mı sağında mı yoksa tam önünde mi olduğunu algılıyor. Eğer engel solunda ise robot sol motorlar çalışırken sağ motorları durduruyor. Bu şekilde robot sağa dönerek engelden kaçıp yoluna devam ediyor. Aynı şekilde engel robotun sağında ise bu sefer robot sağ motorlar çalışırken sol motorları durduruyor. Bu şekilde robot sola dönerek engelden kaçıp yoluna devam ediyor. Eğer engel tam önündeyse robot tüm motorları durduruyor. Önündeki engelden kurtulduğu zaman yoluna devam ediyor. Lisans Araştırma Projeleri dersi (MECE ) kapsamında alınan Rehber Güvenlik Robotun Otonom olarak Mekatronik Laboratuvarlarında Hareketinin Sağlanması projesinin üzerinde titizlikle çalışılmıştır akademik yılının güz döneminden başlanmak üzere, robotun mekanik ve elektronik tasarımı verimli kaynak taramalarının ışığında başarıyla gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalar ve denemeler sonucunda, akademik dönemindeki başarı kıstasına ulaşmıştır. Bu başarı kıstası daha önceden de belirtildiği gibi Bekçi/Rehber robotun mekatronik laboratuvarlarında otonom olarak hareketinin sağlanmasıdır. Bu sene ki başarılı çalışmalar projenin gelecek senelerde erişeceği başarılara yol açar nitelikte olmaktadır. Öte yandan projenin gelecek senelerde planlanan çalışmaları da belirlenmiştir. Bu plana göre Bekçi/Rehber robot son haline ulaştığında kullanılan kamera ve yazılım sayesinde yüz tanıma özelliklerine sahip, tanıdığı ve tanımadığı kişileri ayırt edebilecek zekâya sahip olacaktır. Ayrıca tanıdığı ve tanımadığı kişilere göre ses komutu verebilecek ve ses komutlarını algılayabilecek bir yapı Bekçi/Rehber robotun planlanan çalışmaları arasındadır. Düşünülen senaryoya göre çalışma saatleri içerisinde rehber robot Atılım üniversitesi mekatronik mühendisliği laboratuvarlarında gelen misafirleri karşılayacak yüz tanıma özelliği

59 sayesinde insanları ayırt edebilecek buna göre sesli komut verebilecek ve insanları yönlendirebilecektir. Üzerindeki dokunmatik ekran sayesinde yönlendirilebilecek ve bu yönlendirilmeye göre insanları mekatronik laboratuvarlarında gezdirecek ve sesli komutlarla laboratuvarlarda yapılan çalışmalar hakkında insanları bilgilendirecektir. Diğer yandan mesai saatlerinin dışında güvenlik robot biçiminde insanlara hizmet etmesi düşünülmüştür. Bu kapsamda dumana duyarlı yangın alarmı sayesinde üniversite görevlileri ile iletişime geçebilmesi düşünülmüştür. Bunlara ek olarak yabancı birilerine karşı vereceği alarm tekrardan üniversite yetkililerini bilgilendirecektir. Sonuç olarak, MECE Lisans Araştırma Projeleri I-II dersleri kapsamında yürütülen Güvenlik/Rehber Robot projesi gerek Atılım Üniversitesinde gerek diğer üniversitelerde örnek alınması gereken bir proje olarak geleceğe iz bırakacaktır. TEŞEKKÜR Bu araştırma, MECE Lisans Araştırma Projeleri I-II dersleri kapsamında gerçekleştirilmiş ve Atılım Üniversitesi tarafından desteklenmiştir (Proje No: LAP-A ). Proje çalışmalarımıza verdikleri katkılardan dolayı Emre GÜNER ve Cahit GÜREL e teşekkür ederiz. Ayrıca Mekatronik laboratuvar sorumluları Meral ADAY ve Handan KARA ya sonsuz şükranlarımızı sunarız. KAYNAKÇA [1] Kazuhisa S., Yoshinori K., Michie K., Keiichi Y,(2007), Museum Guide Robot with Effective Head Gestures, IEEE-International Conference on Control, Automation and Systems [2] Gunhee Kim, Woojin Chung, Kyung- Rock Kim, Munsang Kim, Sangmok Han, Richard H. Shinn,(2004), The Autonomous Tour- Guide Robot Jinny, IEEE- Internationel Conference on Intelligent Robots and Systems [3] Byung-Ok Han, Young-Ho Kim, Kyusung Cho, and Hyun S. Yang, (2010), Museum Tour Guide Robot With Augmented Reality,Korea Advanced Institute of Science of Technology [4] Yutaka K., Amir N., Charles A. L, (1988), A Locomotion Control Method for Autonomous Vehicles, IEEE [5] Guanghua Zong, Luhua Deng, Wei Wang, (2006), A Method for Robustness Improvement of Robot Obstacle Avoidance Algorithm, IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics [6] Dhananjay B., Nitin A., Nguyen T. T, (2008), Path Planning for a Mobile Robot in a Dynamic Environment, IEEE-International Conference on Robotics and Biomimetics [7] Guanghua Zong, Luhua Deng, Wei Wang, (2006), A Method for Robustness Improvement of Robot Obstacle Avoidance

60 Algorithm, IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics [8] C.H. Kuo, C.C. Chen, W.C. Wang, Y.C. Hung, E.C. Lin, (2006), Remote Control Based Hybrid-Structure Robot Design for Home Security Applications, International Conference on Intelligent Robots and Systems [9] Homayoun Seraji, Fellow, and Ayanna Howard, (2002), Behavior -Based Robot Navigation on Challenging Terrain: A Fuzzy Logic Approach, IEEE Transactions On Robotics and Automation

61 SÜRÜ ROBOTLARIN LİDER ROBOT EŞLİĞİNDE HAREKET ETMESİNİ SAĞLAMAK Halid ÇAVDAR, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Ertuğrul KAYABAŞI, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Fevzi ŞAHİN Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Fuad ALİEW, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara ÖZET Sürü robotlar, donanım olarak fazla karmaşık olmayan robotların, çok sayıda ve davranışları birbirine bağımlı olan yeni bir yaklaşımdır. Doğada yaşayan canlılardan, özellikle böceklerden ilham alınır. Sürü robotlarda istenen üç özellik vardır. Bunlar sağlamlık, esneklik ve ölçeklenebilirliktir. Sürü robotlarda bugüne kadar yapılan araştırmaların algılayıcı tabanlı olduğu, radyo dalgalarının ve kızıl ötesi ışıkların kullanıldığı anlaşıldı fakat kızıl ötesi ışıkların sürü robotlarda yeterli olarak kullanılmadığı kanısına varılmıştır. Bu bildiride, sürü robotlar hakkında daha önce yapılan araştırmaların yorumlanması, sürü robotlarda kullanılan teknolojinin incelenmesi, sürü robotlar hakkında okunan makalelerin yorumlanması, fiziksel olarak yapım aşaması, kullanılan malzemelerden bahsedildi. ANAHTAR KELİMELER Sürü, Kızılötesi, Algılayıcı ABSTRACT Swarm robotics is a new approach to the coordination of large numbers of relatively simple and coordinated robots. It is inspected form natural life, especially bugs. There are three desired features for swarm robots. These are robustness, flexibility and scalability [1]. Most of the researches are sensor based and radio frequency, infrared light is the most popular research sensors for swarm robots. We have examined that radio frequency is more common than infrared technology. In this paper, we interpreted existed literature about swarm robotics. Explanation of applied technology on the swarm robotics was done. Hardware and software of the system and used material was explained. KEYWORDS Swarm robot, Infrared, Sensor

62 1. GİRİŞ Bu araştırmanın genel amacı mekatronik mühendisliği kapsamı içinde lider araç eşliğinde toplu olarak lider robotun istediklerini yapmak sürü halinde hareket etmeleri beklenmektedir. Bu amaç doğrultusunda birçok çalışma yürütülmekle beraber yapılan ilk ve en önemli çalışma geniş bir kaynak taraması yapılmasıdır. Kaynak taraması yapılacak tasarıma ve üretime yön vermesi bakımından çok önemlidir. Bu kapsamda yaklaşık elli adet makale okunmuş ve bu makaleler sınıflandırma çizelgesi yardımıyla gruplandırılmışlardır. Daha kapsamlı bilgi bir sonraki bölümde verilmektedir. Kaynak taraması yapıldıktan sonra tasarım aşamasına geçilmiştir. Tasarım aşaması mekanik tasarım ve elektronik tasarım olarak iki bölümden oluşmaktadır. 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI Bazen tek başlarına hiçbir iş yapamayan varlıklar, toplu hareket ettiklerinde çok zekice davranışlar sergileyebilmektedir [2]. Bir topluluğa ait bireyler, en iyi bireyin davranışından ya da diğer bireylerin davranışlarından ve kendi deneyimlerinden yararlanarak yorum yapmakta ve bu bilgileri ileride karşılaşacakları problemlerin çözümleri için bir araç olarak kullanmaktadırlar. Örneğin, bir canlı sürüsünü oluşturan bireylerden birisi bir tehlike sezdiğinde bu tehlikeye karşı tepki verir ve bu tepki sürü içinde ilerleyip tüm bireylerin tehlikeye karşı ortak bir davranış sergilemesini sağlar. Canlıların sürü içerisindeki bu hareketleri gözlemlenerek sürü zekâsı tabanlı en uygun şekle sokma algoritmaları geliştirilmiştir [3]. Sürü robotların dünya üzerinde uygulandığı pek çok alan var. Sistem kuramı açısından bakıldığında sürü sistemler daha sağlam, daha esnek ve daha etkili ve ucuz olduğu söylenebilir. Mesela bir karınca kolonisini ele alalım. Karıncalardan birinin veya birkaçının kaybedilmesi sistemin işleyişini bozmamaktadır (sağlamlık), karıncalar bazen bir şekilde organize olup bir iş yapabildikleri gibi başka bir zamanda farklı bir iş için farklı şekilde organize olabilmektedirler (esneklik) [1]. Bunun yanı sıra, birkaç karınca bir araya gelerek normalde her birinin kapasitesinden çok daha üstünde iş yapabilmektedirler (etkililik) [1]. Ayrıca, her bir karıncanın maliyeti (yetiştirilmesi vs.) çok düşüktür (diğer canlılara, mesela memelilere nazaran) ve bu sebepten dolayı karıncaların kısa süre de çok sayıda üremeleri mümkün (ucuzluk) [1]. Teknolojideki gelişmeler yapay sürü sistemlerinin veya bir başka değişle robot sürülerinin üretilmesini mümkün kılmaktadır. Fakat böyle dağınık sistemlerin işlevsel kılınması için yeni etkili koordinasyon mekanizmalarına ihtiyaç vardır. Bu koordinasyon mekanizmaları mevcut olan sistemlerde birbirinden çok farklı sistemler değildir. Bu koordinasyonu sağlamak için kullanılan teknoloji genel olarak Radyo Dalgası ve Kızıl Ötesi Işık teknolojisidir. Mevcut çalışmalarda modelleme çeşidine göre sürü robotlar isimlendirilmiştir.

63 Algılayıcı tabanlı sürü robotlar, çevrelerini algılamak için algılayıcılar kullanırlar. Bu tarz modelleme en eski ve en yaygın modelleme çeşididir. Mikroskobik modelleme, matematik tabanlı bir modellemedir. Bu modellemede her etkileşimin basit bir matematiksel modellemesi yapılmaktadır. Bir diğer matematik tabanlı modelleme çeşidi mikroskobik modellemedir. Mikroskobik modellemede sistemin davranışını belli bir zamanda belli bir yerde fark denklemleri diye adlandırılan denklemlerin sistemi sürekli kontrol etmesi ile modellenen modelleme şeklidir. Son olarak bulunan modelleme CA( Cellular Auto mata)dır [5]. Bu modelleme en basit matematiksel modeller arasında yer alıyor. İsminden de anlaşılacağı gibi hücrelerden oluşan bir sistemdir ve sadece belli özelliklerde sistemler bir araya gelir. Şu ana kadar incelenen sistemler arasında, bizim sistemimize en çok benzerlik gösteren sistem algılayıcı tabanlı olan sistemdir. Çünkü bizim sistemimiz çevresini algılayıcı ile algılayacak. Bu algılayıcının teknolojisi Kızılötesi Işık teknolojisidir. Daha önceki mevcut sistemlerin çoğu Radyo Dalgalı sistemlerdir [6]. Bizim sistemimizde kızıl ötesi sistem kullanılmasının en büyük nedenlerinden biri diğer radyo dalgalı sistemlere göre daha az karmaşık daha az enerji üreten bir sistem olmasıdır. 3. TASARIM SÜRECİ Yapmış olduğumuz yayın taramasında sürü robotların farklı metotlar ile nasıl birbirleri ile veri alışverişinde bulunduklarını inceledik ve yapmak istediğimiz kızılötesi ışık ile nasıl bu robotları haberleştiririz sorusunun cevabını aramaya başladık. Grup arkadaşlarımızla bu konu hakkında birçok pozitif tartışma yaşadık. Örneğin kullanacağımız kızılötesi ışığının frekans aralığı ne olmalı, seçeceğimiz motorlarımızın torku ne kadar olmalı gibi konuşmalar yaptık. Bu konuşmalar neticesinde bizim önce birbirlerini takip edecek olan 3 adet 20 x 30 cm ebatlarındaki robot arabalarımızı tasarlamamız gerekliydi. Bilindiği gibi kızılötesi ışıklar ile veri alışverişi sağlamak istiyorduk bunu yapmanın tek yolu iste kızılötesi alıcı ve verici devreleri kurmaktı. Bu robot arabalarımız birbirlerini takip edebilmesi için gerekli olan kızılötesi ışıkları bulmaya yarayan kızılötesi bulucu kullanmak zorundaydık. Ve sadece 1 adet kızılötesi bulucu kullanmak bizim robot araçlarımız sadece düz bir şekilde ileriye götürmeye yarayacaktı. Oysaki biz bu 3 robot araba içinde lider (komutan) olarak seçtiğimiz ilk robot arabamız nereye giderse sağa, sola ve ileri olmak koşulu ile geride kalan diğer iki robot aracımızda lider robotumuzu takip etmesini istiyorduk. Bunun için yapmamız gereken yani lider robotumuzun sağa ve sola dönüşünü tespit etmek için 2 numaralı ve 3 numaralı robotlarımıza en üç adet kızılötesi ışık bulucu monte etmemiz gerektiğini fark ettik. Lider robotumuz en önde gideceği için lider robotumuza kızılötesi bulucu monte etmemize gerek yoktu. Ona sadece kızılötesi ışık kaynağını monte etmemiz yeterliydi. Bu takip

64 algoritmamıza göre lider robotumuzu 2 numaralı robot, 2numnaralı robotumuzu da 3 numaralı robotumuz takip edecek böylelikle tüm robot arabalarımız lider robotumuz nereye giderse oraya gitmiş yani takip etmiş olacaklardı. Bunu sağlamak için lider robotumuza kızılötesi ışık kaynağı, 2 numaralı robotumuzun önün kısmına kızılötesi bulucu 3 adet arka kısmına ise kızılötesi ışık kaynağı, 3 numaralı arabamıza ise ön kısmına sadece 3 adet kızılötesi bulucu monte etmemiz bizim için yeterli oluyordu. Grup arkadaşlarımla kızılötesi bulucu ve kızılötesi ışık kaynaklarının kolayca monte edileceği aynı zamanda göze hitap eden estetik robot arabalarımız tasarlamalıydık. Bu tasarımdan bir adım önce motorlarımıza karar vermemiz gerekliydi çünkü tasarımızda motorların ebatları da önemliydi. Tork, motordan hareket parçalarına tekerlek, dişli, palet... vb. iletilen itme kuvveti ya da dönme momentidir. Yandaki şekilde gösterildiği gibi bir motorun şaftına bağlı bir tekerleğin bulunduğu bir düzenekte tork, kuvvetin motor şaftına olan uzunluk ile çarpımına eşittir. ( T = F x d ). Torkun birimi Newton metredir (Nm). Bir motorun gücü o motorun torkunun açısal hızı ile çarpımına eşittir. ( P = T x w ) Motor gücü (P), motora uygulanan voltaj ile motorun çektiği akımın çarpımına eşittir. ( P = V x I ) Açısal hız ise motorun frekansının ( motorun bir saniyede tamamladığı tur sayısının) pi sayısı ile çarpımının iki katıdır. ( w = 2 x pi x f ) [7] Şekil 1. Motor [7] Yani; Motor frekansımız 200 Hz ile çalışmasını istiyoruz dolayısı ile açısal hızımız W=2*pi*200= 1256 rad/sn Motor voltajımızı 12 v seçtik çektiği akım 0,3 A. P= 12*0,3= 3,6 N P=T*w => 3,6 = T *1256 T=2.86 cm/kg Frekans Hesabı: F=1/T F=38.6khz=38600hz T=? 1/38600=2.59*10^-9 Yani bize T süresinde bu frekansı üretmeli yapacağımız kızıl ötesi kaynağı. Basit bir şekilde tork hesabımızı yaptıktan sonra şekil 1. de seçtiğimiz motorların ebatlarını ölçtükten sonra CATIA çizim programı ile

65 robotlarımız tasarlamaya başladık ve şekil 2. deki tasarımı ortaya çıkardık. Şekil 2. Tasarımı bitmiş robot şasesi Artık robotumuzun üretim aşamasına geldik ve robotumuzu pleksigalss denilen sert şeffaf malzemeden lazer aracılığı ile ürettik ardından da montajlama safhasına çektik. Daha önceden 3 adet kızılötesi bulucular yerleştireceğimizi söylemiştik fakat bunlar bir hesap yapmamıştık çünkü aynı markadaki tüm kızılötesi bulucular aynı ebattadır. Piyasa standart olarak bulabileceğimiz 38khzlik frekans bulucular kullanmaya karar verdik. Bunun için aynı zamanda 38khzlik kızılötesi ışık kaynağı üretmemiz gerekliydi. Şekil 3. 38khz kızılötesi ışık kaynağı [8] Bunun için ise yandaki devreyi kullanarak 38khz kızılötesi ışık kaynağını ürettik. Artık robotumuz yavaş yavaş şekillenmeye başlıyordu. Yapmış olduğumuz kızılötesi ışık kaynaklarını lider robot ve 2 numaralı robotun arka kısmını ortalayacak şekilde monte ettikten sonra sıra 2 ve 3 numaralı araçlarımızın kızılötesi ışık bulucuları monte etmeye ve hangi bulucunun o an aktif olduğunu anlamak için Arduino [9] denilen küçük işlemci takımını kullanmaya karar verdik. Sırası ile 3 kızılötesi bulucuyu araçlarımızın orta, sağ ve sol olmak üzere 3 farklı konuma monte edip, bulucularımızın çalışması için gereken voltajını ve hangi bulucunun aktif olduğunu anlamamız için gerekli olan elektronik bağlantıları yaptık. Donanım olarak sadece motorlarımızı bağlamamıştık. Motorları en sona bıraktık çünkü motorlarımızı Arduino ile çalıştırabilmemiz için motor sürücü dediğimiz ardumoto [10] adlı kiti kullanamaya karar verdikten sonra ardumoto [10], arduino ve motorlarımız arasındaki gerekli olan veri ve enerji alışverişini sağlayacak olan kablo bağlantıları sağladıktan sonra artık sistemimizin donanımsal yapılacak bir işi kalmadı. Arduino kitinin kendine özgü olan programlama dilini kullanarak adım adım yazılımımızı yazmaya başladık. Öncelikle kızılötesi bulucularımızın çalışıp çalışmadığını anlamak için yazdığımız kod ile bulucuları test ettik. Fakat burada bir sorunla karşılaştık çünkü test etmek için kızılötesi ışık kaynağını çalıştırdığımızda alıcıların hepsi aynı anda aktif

66 olduğunu anladık bunun nedeni ise kızılötesi ışık kaynağının yaymış olduğu kızılötesi ışıklar parabolik bir şekilde yaydığı için bizim bulucularımız aynı anda hepsi aktif oluyordu. Bunun çözümü olarak kızılötesi ışık kaynağının etrafını metal silindir ile kaplayarak kızılötesi ışığın düz bir şekilde iletilmesi sağladık. Ardından kızılötesi bulucularımızın etrafını tahtalar ile dikdörtgen biçiminde kapatarak bulucumuzun sadece önden ışık almasını sağladık. Çünkü metal ve tahta kızıl ötesi ışıklarının iletimini sağlamadığı için kaplama işlemlerinde bu iki maddeyi kullandık. Bu sorun da çözüldükten sonra artık yazılım kısmına kaldığımız yerden devam ettik. Tekrar bulucuları test ettiğimizde artık istediğimiz gibi çalıştığını gördük. Ve motorları denemeye başladık. Ardumoto ve arduino arasındaki iletişimi sağladıktan sonra motorlarımızda düzgün bir şekilde çalıştığını gördük. Son olarak iki yazılımı kombine ederek tekrar düzenledik yani sağ bulucu gördüğünde sağa sol bulucu gördüğünde ise sola dönmesi için gereken yazılımı tamamladıktan sonra artık sistemimiz sorunsuz bir şekilde çalıştığını gördük ve denemelere başladık. Bu test sürüşleri sırasında gördük ki bu robot arabalarımız arasındaki iletişimde bir sorun yoktu ve sistemimiz tasarladığımız gibi çalışıyordu. Bu tasarım esnasında lazer kesimi ile ürettiğimiz araçlarımızı birbirlerine monte etmek ve robot arabalarımızın ilk andan çalışır konuma gelebilmesi için kullanılan malzemeler aşağıdaki gibidir. Tablo 1. Kullanılan Malzemeler 3 adet Arduino UNO kit 3 adet Ardumoto motor sürücü 6 adet 12 v dc adaptör 9 adet Tsop 1138 kızılötesi bulucu 2 adet 38khz kızılötesi kaynağı 30 adet Cıvata ve somun 6 adet 6mm çapında tekerler 3 adet Robot araba 5 metre 2mm zil teli 2 adet 2m x 2cm x 5 mm 4.SONUÇ VE GELECEK ÇALIŞMALAR Seri robotlar adı altında kızıl ötesi ışınlarıyla birbirini izleyen üç adet araba test edildi. Test edilen araçların birbirini her zaman takip etmediği görüldü. Bunun sebepleri arasında araçların ağırlıklarının farklı olmasından kaynaklanan sürtünme kuvvetinin her araç için farklı değerde olmasıdır. Diğer bir sebep ise araçların güç kaynağı olan bataryaların tükenme sürelerinin homojen olmayışıdır. Bu eşit olamayan homojen, motorlara birim sürede farklı miktarlarda akım oluşturduğu için motorların performansları ve dolayısı ile hızları eşit olmamaktadır. Bir başka etken ise sağ ve sol tekere bağlı olan motorların eşit miktarda tork üretememesinden araçların istenilen rota üzerinde

67 hareket edememesidir. Tüm bu sebeplerden dolayı gerek hareket doğrultusunda gerekse hareket yönüne dik olan yatay ekseni üzerinde araçlar arasındaki mesafe korunamamıştır. Bu mesafenin korunamamasından dolayı kızıl ötesi sensorlar etkin kapsama alanından uzaklaşmıştır. Bu uzaklaşma kızıl ötesi alıcılarda ve vericilerde sinyal zayıflamasını ve buna bağlı olarak takip mesafesinin korunamaması sonucunu doğurmuştur. Tüm bu aksaklıkların giderilmesi araçların önüne bağlanacak olan ve takip ettiği araç ile doğrusal mesafeyi sabit tutacak olan mesafe ölçer (sharp) sensörlerin kullanılması ile mümkün olacaktır. Daha sonraki aşamalarda araçların birbirinden bağımsız hareket ederek istenildiği zaman tekrar sinyaller yardımıyla birbirini bulup hareketlerine devam etmeleri sağlanabilir. Buna ilaveten araçların toplu ve ayrı olarak kodlu sinyallerle verilen görevleri yapıp tekrar başlangıç noktalarına dönmeleri sağlanabilir. Örneğin; geliştirilen yazılım desteğiyle sinyaller halinde gönderilen görevin belirtilen matematiksel konuma ulaşarak (fotoğraf çekimi, ses kaydı vb.) istenilen bilgileri uydu takibi aracığıyla belirli bir merkeze ulaştırması sağlanabilir. Hazırlanan bu rapor doğrultusunda kızılötesi ile sürü robotların yapımına katkı sağlamak gelecek nesillere bu konunun daha ilerisine taşımalarına yardımcı olmak bu raporun yegâne amacı olmalıdır. TEŞEKKÜR Bu araştırma, MECE Lisans Araştırma Projeleri I-II dersleri kapsamında gerçekleştirilmiş ve Atılım Üniversitesi tarafından desteklenmiştir (Proje No: LAP-A ). Derslerin yürütülmesine ve proje çalışmalarımıza verdikleri katkılardan dolayı Öğr. Göv. Aylin KONEZ EROĞLU, Yrd. Doç. Dr. Zühal ERDEN, Aras. Gr. Emre Güner ve emeği geçen herkese teşekkür ederiz. KAYNAKLAR [1] E. Bahceci, O. Soysal, E. Sahin, A Review: Pattern Formation and Adaptation in Multi-Robot Systems, [2] Çelik, M., Karaboğa, D., Köylü, F., Artificial Bee Colony Data Miner (ABC-Miner), Innovations in Intelligent Systems and Applications (INISTA), , [3] Karaboğa, D., Yapay Zekâ Optimizasyon Algoritmaları, Nobel Yayın Dağıtım, [4] Krishnanand, K.N., Ghose, D. Detection of Multiple Source Locations Using a Glowworm Metaphor withapplications to Collective Robotics, IEEE Swarm Intelligence Symposium, 84-91, [5] Banharnsakun, A., Achalakul, T., Sirinaovakul, B.,Artificial Bee Colony Algorithm on Distributed Environments, Second World Congress on Nature and Biologically Inspired Computing, 13-18, 2010.

68 [6] Technical Report CMU-RI-TR Carnegie Mellon Univ, Pittsburgh, PA, USA, October 2003.M. Dorigo, E. Şahin, Swarm Robotics - Special Issue, Autonomous Robots, vol. 17, pp , [7]Kapıcı,F.,(2008), motor tork hesabı, otor-tork-hesab-nasl-yaplr.html [8] Cook,D.,(2006), 38 khz infrared transmitter withcmos555, [9]Bazzı,M.,Cuartielles,D.,Igue,T.,Martıno,G.,Me llis,david.(2007) [10] Spark fun Electronics

69 KANALLI PERVANE VE DENETİM YÜZEYLERİ KULLANAN UÇAN ROBOTLAR Halil İbrahim ASA, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Kutluk Bilge ARIKAN, Atılım Üniversitesi,06836,Ankara ÖZET Bu makalede, sıra dışı robotlar bölümünde hayata geçirilen iki kanallı pervane projesi sunulmaktadır. İki kanallı pervane projesi dikey olarak iniş ve kalkış yapabilen ve kontrolcü yüzeyine sahip bir sistemdir. Bu sistem uçan robotlar laboratuarında gerçekleştirilmiş. Bu projede iki tane kanallı pervane kullanılmıştır. Bu pervaneler aynı yönde döndüklerinden dolayı sapma açısında meydana gelen hareketi kontrol etmek için yaptığımız çalışmalara yer verilmiştir. Kontrolcü yüzeyi sayesinde hareket etme işlevine sahiptir, ayrıca sapma, yuvarlama ve eğilim açısını kontrol altında tutabilmektedir bu sayede sistemin havada rahat bir şekilde hareket edilmesi sağlanmaktadır. Makalenin giriş bölümünde yapılan araştırmalar hakkında genel bilgi verilecektir. İkinci bölümde ise projenin amacı hakkında geniş bilgi verilecektir. Üçüncü bölümde ise literatür araştırması sırasında bulunan bulgular detaylı olarak açıklanacaktır. Açıklanma esnasında sonraki çalışmalara ışık tutacak bilgilere yer verilmiştir. Daha sonraki bölümde ise bugüne kadar yapılan çalışmalar ve kanallı pervane, pil ve elektronik hız kontrol birim ine yer verilmiştir. Sistemin tasarımı sırasında CATİA kullanılmıştır. Son bölümde ise yapılan çalışmalar sırasında bulunan bulgular verilmiş olup, gelecekte kullanılabilecek olan yerler verilmiştir. Anahtar Kelimeler: Kanallı pervane, Sıra dışı uçan robot, Uçan robotlar laboratuarı ABSTRACT In this paper we explain the ducted fan Project in the novel flying systems. Ducted fan Project can vertical takeoff and landing (VTOL) and has the flap controller unit. This system is to make in the flying robots laboratory (FRL). Two ducted fan unit is used in this project. These ducted fans turn same way so system can move yaw angle for this reason we design the controller for the yaw angle. For the flap controller part systems can move and we control the yaw, pitch and roll angle for this reason system can easily move in the air. Beginning of the paper basic definitions and general information are given about the research. Second part of the project aim of the project is going to be explaining clearly. In chapter three

70 literature survey review and some basic theoretical information are explain clearly, theoretical information helps to understand the future working principle. Next chapter is given the more information up to now and ducted fan unit, Battery and electronic speed control (ESC) are given. System is designing in the CATIA. Final part is explain the finding information and future works Keywords: Ducted fan, Novel flying system, flying robot laboratory 1. GİRİŞ Sivil ve askeri uygulamaların değişen ihtiyacı doğrultusunda tasarlanan uçan robotik sistemler giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Askeri uygulamalarda sınır güvenliği, gözlem sivil uygulamalarda ise deprem, sel gibi alanlarda kullanılmaktadır. Uçan robotik sistemlerin bir diğer özelliği ise otonom olarak çalışmasıdır. Gelişen ihtiyaçların artmasıyla insansız hava araçları popüler bir araştırma konusu haline gelmiştir. İnsansız hava araçların faaliyet alanları ise müdahale ve koruma ya da zor koşullarda yüksek manevra kabiliyetinin yanı sıra gözlem yapma görevlerini üstlenmeye başlamışlardır. Uzun menzilli uçaklar, füzeler ve helikopterler bu görevi üstlenen en belirgin insansız hava araçlarıdır. Kanallı pervane ve denetim yüzeylerine sahip olan insansız hava araçları dikey olarak iniş ve kalkış yapabilmelerinin yanı sıra havada asılı kalma görevlerini de başarıyla yapabilmektedir. Fakat havada asılı kalma hareketinde iken aynı yönde dönen kanallı pervanelerden dolayı meydana gelen sapma açısındaki denetim yüzeylerindeki kontrolcüler ile denge altında tutulmaktadır. Bu kontrolcüler hava akışının tam altında bulunmaktadır. Bu sayede sistemin manevra kabiliyeti kontrol altına alınmıştır. Yüzeydeki kontrolcüler sistemin ana gövdesine bağlanan servo motorlar tarafından hareket ettirilmektedir. Sıra dışı sistemlerin araştırılması ve imalatı için kurulmuş olan uçan robotlar laboratuarında ilk defa bu konu üzerinde çalışılmıştır. Bu sistemler dünyada birçok türevini barındırmaktadır. Örnek olarak ise Berlin teknoloji [1] tarafından geliştirilen insansız hava aracı üzerinde pozisyon kontrolü ve kontrol mekanizması üzerinde çalışılmıştır ve sapma açısını kontrol edebilmek için kapalı döngü kontrolcüsü tasarlanmıştır. Sistemin pozisyon değerlerini ölçmek için atalet ölçme ünitesi kullanılmıştır (IMU) kullanılmıştır. Bu projenin amacı zor koşullar altında havada kalabilme dikey olarak kalkış ve iniş yapabilme ve havada asılı kalma yeteneğine sahip olan otonom bir uçan robotik sistemdir. Bu ihtiyaçlar doğrultusunda yapılan projelerin hızlı bir şekilde tamamlanması ve ihtiyaç duyulan alanlarda yeni tasarımlar yaparak ihtiyacı karşılamak için uçan robotlar laboratuvar çalışmalarına devam etmektedir.

71 2. DÖNER KANATLI SİSTEMLERİN ÖZELLİKLERİ VE LİTERATÜRDEKİ ÇALIŞMALAR Döner kanatlı sistemler genel olarak incelendiğinde üç ile altı palli olan döner kanatın fırçasız motor ile bağlanıp, etrafının da hava geçirmez malzemeyle kaplanıp itme gücünü arttıran sistemlerdir. Hava akışının olduğu yere denetim yüzeyleri bağlanan sistemlerin havadaki hareketleri kontrol edilmiş olacaktır. Bu sayede dikey olarak iniş kalkış yapabilmenin yanı sıra havada asılı kalma becerisini elde edecektir. Fakat literatürdeki çalışmalar iki tane birbirine zıt yönlü dönen döner kanallı pervanelere ve ya bir tane fırçasız motor kullanılarak yapılan projelere sahiptir. Tek motorlu çalışmalarda ise fırçasız motora dönen kanat ekleyip etrafında hava geçirmez malzemeyle kapadıktan sonra ise servo kontrollü denetim yüzeyleri kullanılmıştır. Bu yüzden havada hareketi sırasında döner kanallı pervanelerden dolayı sapma açısı oluşmaz. Kullanılan dört tane denetim yüzeyleri sadece pozisyon değişimi için kullanılır. Dört tane denetim yüzeyi kullanmasındaki sebep ise sistemin sapma, yuvarlama, eğilim açısını kontrol altında tutabilmek için kullanılmıştır [2]. Fakat tek döner kanalı olan sistemlerde ise sistemin çalışması esnasında sapma açısı meydana gelmektedir. Bu değeri kontrol etmek için denetim yüzeyleri sayısı ise sistemin karakteristik özeliklerine göre değişim göstermektedir. 2.1 Literatür Araştırması Kanallı pervane ve denetim yüzeyleri için yapılan literatüre araştırması sırasında bulunan bulgular açıklanacaktır. İlk olarak servo motor kontrolü kullanılarak yapılan kanallı pervane ve denetim yüzeyleri incelenecektir [3]. Bu sistem askeri ve sivil alanlarda kullanılacaktır. Bu yüzden sisteme kamera entegre edilmiş olup sınır güvenliği ve arama kurtarma çalışmaları sırasında gereken bir işlev görecektir. Kontrolcü tasarımı sırasında kapalı döngü kontrol sistemi tasarımı yapılmıştır. Pozisyonu ölmek için ise atalet ölçme ünitesi kullanılmıştır (IMU). Bu sistemdeki ana problem ise hız bilgisi ile pozisyon bilgisini küresel konumlama (GPS) sisteminden bulamamasıdır. Diğer bir çalışma ise özel görevler için tasarlanmış kanal pervanedir [4].Bu sistemin oldukça küçük olmasının sebebi askeri operasyonlarda alan araştırması yapması gerekliliğidir. Sisteme ayrıca kamera monte edilmiştir böylece kurtarma görevleri sırasında daha detaylı bir araştırma yapma imkânı sağlamaktadır. Boylamsal ve yatay hız bilgilerini doğru tanımlamasının yanında eğim ve yuvarlanma açısından gelen açı değerlerini doğru olarak almaktadır. Fakat sistemindeki ana problem ise zorlu koşullar altında dengesiz bir aerodinamik yapı göstermesidir. Diğer bir çalışma ise zorlu koşullar altında çalışmasının yanında düşman takibi yapmak için üretilen kanallı pervanedir [5].Bu sistemde dört

72 adet denetim yüzeyi bulunmaktadır. Ayrıca bir tane fırçasız motor kullanılmaktadır. Sistemin ana problemi ise pozisyon bilgisinin doğru şekilde tespit edememesidir. Diğer bir çalışma ise boylamsal ve yatay hız bilgilerinin kontrol edilmesinin yanında sapma açısından gelen hareketi kontrol edilmesi amaçlanmıştır [6,7].Kanallı pervane sistemi tamamen otonom olarak çalışmaktadır. Sistemin amacı ise daha çok sivil uygulamalarda kullanılmak amacı ile yapılmış olmasıdır. Bu uygulamalar ise orman yangınlar sel ve deprem gibi doğal afetler. Diğerlerinden boyut olarak daha büyüktür ve monte edilmiş kamerası bulunmaktadır. Son olarak ise sürekli otonom bir yapıda hareket etme kabiliyetinin yanında zorlu koşullar görev yapması için tasarlanmıştır. Sistemin ana problemi ise yükseklik bilgisini tam olarak eşleyememesidir. 3. YAPILAN ÇALIŞMALAR Bu başlık altında bu ana kadar yapılan çalışmaların yanı sıra projenin amacı açıklanmıştır. 3.1 Projenin Amacı ve Yapısı Projenin amacı ise iki tane kanallı pervane kullanarak dikey olarak iniş ve kalkış yapabilen bir sistemin yanında, havada sabit olarak durma hareketi yapacaktır. Ayrıca sistemin motorlarının aynı yönde dönmesinden dolayı meydana gelen sapma açısındaki hareketi kontrol etmek ve yatay olarak hareket esnasında meydana gelen hareketi ise kontrol etmek için kontrolcü tasarlanacaktır. Şekil 1 ise kullanılacak olan kanallı pervaneleri göstermektedir. Şekil 1. Kanallı Pervane Bu kanalı pervaneler altı palli döner kanadın fırçasız motora bağlanıp hava geçirmez bir yüzeye sahiptir. Böylece itme kuvvetini daha fazla elde edebiliriz. Hava akımının altına Bu kanallı pervaneler aynı yöne döndüğünden dolayı sistemde sapma açısı meydana getirmektedir. Şekil 2 de ise kanallı pervanenin dönüş yönünü göstermektedir, Ayrıca sistemin pallerinin dönme esnasında itme kuvvetinin yönü de gösterilmiştir. Bu sebepten dolayı sistemin kendi etrafında dönmeye başlamaktadır. Sistemin havalandıktan sonra sapma açısından dolayı dengesiz bir durum almaktadır. Bu yüzden dolayı denetim yüzeyi çok önemli bir etken olmaktadır. Denetim sistemi dört adet denetim yüzeyine sahiptir. Bu denetim sistemleri gövdeye servo ile bağlanmaktadır. Koyulan denetim yüzeyi sayesinde sapma açısı kontrol altına alınmaya çalışılmıştır.

73 Yüzeyleri [4] Kanallı pervanelerin birbirine cıvata yarımıyla birleştirdikten sonra etrafını pleksiglas ile çevirdikten sonra hava geçirmez bir yapıya sahip olacaktır. Şekil 4 ise kanallı pervanenin catia çizimini gösterilmektedir. Şekil 2. Kanallı Pervana Çalışma Prensibi [4] Şekil 3 ise sistemin sahip olduğu dört tane denetim yüzeylerini göstermektedir [8]. Bu denetim yüzeyleri gövdeye servolar ile bağlanmış olup sistemi sapma, yunuslama ve sapma açısından meydana gelecek olan hareketi kontrol etmek için kullanılacaktır. Ayrıca denetim yüzeyleri beraber çalışarak sistemi yatay yolda hareket etmesini sağlamaktadır. Motorun dönme yönüne ters yönde hareket ederek motorun dönmesinden oluşan sapma hareketine ters yönde bir kuvvet oluşturarak sistemin havada asılı kalmasına sağlamaktadır. Şekil 4. Kanallı Pervanenin CATIA çizimi Kanallı pervane kullanarak dikey olarak Sistemin enerji ihtiyacını karşılayabilmek için 3050 mah, 25 C değerinde 11,1 volt değerinde bir tane lipo pilini alınmıştır. Şekil 3 ise lipo pilini göstermektedir. Şekil 3. Kanallı Pervanenin Denetim Şekil 5.Li-Po Pili

74 Bu değerlerde sistemin havada uçuş süresi bir motor için dakika iki motor için ise dakika olarak hesaplanmıştır. İlerki çalışmalarda sistemin uçuş süresini artırmak için sistemin pilini değiştirebiliriz. Elektronik hız kontrolü (ESC) için ise 30 amperlik iki tane elektronik hız kontrolcüsü alınmıştır. Şekil 4 ise Elektronik hız kontrolcüsünü göstermektedir. Bu özelliklerdeki elektronik hız kontrolcüsü fırçasız motor tarafından önerilmektedir. Bu elektronik hız kontrolcüden iki tane alınmıştır. Şekil 5 Elektronik Hız Kontrolcüsü (ESC) Sistemin ilk örneğinde Kanallı pervaneler yan yana birbirine bağlanmış olup etrafı plekssiglas ile çevrilmiştir. Şekil 6 ise bunu detaylı bir şekilde göstermektedir. Bu kanallı pervanelerin altına her birine iki tane servo motor yerleştirilecek olup sistemin kontrolcü tasarımına geçilecektir.. Şekil 6 Sistemin Prototipi 4. SONUÇLAR Sonuç olarak proje hakkında literatüre araştırması yapılmış olup kanalı pervane ve denetim yüzeyleri kullanan robotlar hakkında bilgi verilmiş ve teknik özelliklerine değinilmiştir. Ayrıca seçilen malzemeler hakkında bilgi verilmiştir. Proje teknik olarak catiada çizilip montajı yapılmıştır. Ayrıca açı değerleri kontrolü hakkında kullanılan yöntemler ve yapılması gerekli işlemler belirtilmiştir ayrıca servo motor kontrolü denetim yüzeyi hakkında bilgi verilmiş olup ayrıca bu sistemlere örnekler belirtilmiştir. Sistemin yapılması için gerekli malzemeler temin edilmiştir. Önceden temin edilmiş olan kanalı pervane hakkında detaylı bilgi verilmiştir. Fakat sistemin kendisinin üretimi yapılamadığı için sitemin montajı yapılamamıştır. Bu yüzden kontrolcü tasarımına tam olarak geçilememiştir. Ayrıca sistemin entegre edilmesi yapılmamıştır.

75 5.GELECEKTEKİ ÇALIŞMALAR Sistemin fiziksel üretimi yapılamadığından dolayı sistemin montajı ve sistemin kontrolcü tasarımı tam olarak yapılamamıştır. Fakat gelecekte sistemin fiziksel üretimi yapılacak olup ve alınan malzemelerin montajı yapıldıktan sonra motorların çalışma rejimi ile itme kuvveti arasındaki ilişki iki motor içinde yapılacaktır, ayrıca ataletsel testi yapılacaktır. Bu testlerin ardından sistemin montajı ve gerekli olan testler bitmiş olup sistemin kontrolcüsü ile detaylı çalışılacaktır. Böylece sistemin pozisyon bilgisi yani sapma açısınınsa ve yunuslama açısında meydana gelen hareket için kontrolcü tasarlanacaktır. Böylelikle sistem havada asılı kalma esnasında meydana gelen hareketi kontrol edilecektir. Bu sayede sistem havada asılı kalacaktır ayrıca sistemin dikey olarak iniş ve kalkış görevini başarıyla tamamlayacaktır. Ayrıca tasarlanan kontrolcü sayesinde sistem kalkış hareketinin sonra yatay olarak hareket etme kabiliyetini sağlayacaktır. Uzak gelecekte ise ağırlık merkezi ile yönelim konusu incelenecek ve sisteme uyarlanmaya çalışılacaktır. Bu sayede sistem yunuslama ve yuvarlanma eksenlerindeki hareketleri kontrol edile bilecektir. Ayrıca, şu anda tasarlanan kanallı pervane sistemi iki adet döner kanat parçası kullanmaktadır ancak gelecekte, bahsedilen bu döner kanatların sayısı arttırılarak her eksende daha etkili bir kontrol sağlana bilir. 6.TEŞEKKÜR Bu araştırma, MECE Lisans Araştırma Projeleri I-II dersleri kapsamında gerçekleştirilmiş ve Atılım Üniversitesi tarafından desteklenmiştir.(proje No: LAP- A ) Derslerin yürütülmesine ve proje çalışmalarımıza verdikleri katkılarından dolayı Zuhal Erden, Cahit Gürel, Emre Günel, Doğanç Küçük ve Meral Aday a teşekkür ederiz. 7.KAYNAKÇA [1] Pflimlin M J, Soueres P, ve Hamel T. (2004), Hovering flight stabilization in wind gusts for ducted fan UAV,43rd IEEE Conference on Decision and Control [2] Chriette A, An analysis of the zerodynamics for visiual servo control of a ducted fan UAV (2006),IEEE International Conference on Robotics and Automation [3] Bras L F, Mahony R,Hamel T ve Binetti P, (2006), Adaptive filtering and image based visual servo control of a ducted fan flying robot Proceedins of the 45thIEEE Congerence on Decision & Control, [4] Changhong W, Yuanwei L, Boqi X ve Guoxing Y (2010), Modeling Control and Flight testing for a Sauncer Ducted Fan UAV,IEEE Conference on Decision and Control

76 [5] Naldi R, Marconi L ve Sala A (2008) Bar- Cohen, Y, Modeling and Control of a Miniature Ducted-Fan in Fast Forward Flight, American Control Conference (Erişim: ) [6] Marconi L.ve Naldi R.(2006) Nonlinear Robust Control of a Reduced Complexity Ducted MAV for Trajectory Tracking Procedings of the 45th IEEE Conference On Decision and Control [7] Pflimlin M, Binetti P Soureres P Hamel T Trouchet D (2010) Modeling and alttitude control analysis of a ducted-fan micro aerial vehicle (Erişim: ) [8] Pflimlin M, J, Hamel T, Soueres P, Mahony, R (2006), A Hierarchical Control Strategy for the Autonomous Navigation of a Ducted Fan Flying Robot,Proceedings of the IEEE Internation conference

77 BÜYÜK DÖRT ROTORLU İNSANSIZ HAVA ARACI TASARIMI Ahmed AKSAL, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Kutluk Bilge ARIKAN, atilim.edu.tr Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara ÖZET Bu makalede, dört adet döner kanatları ile dikey olarak havalanabilen, yönelim ve seyir denetimini sağlayabilecek eyleyicilere sahip yüksek kütleli ve ataletli bir robotik sistem sunulmaktadır. Sistemin tasarım amacı yük taşıyabilecek kapasitede olan uçan robotik bir platform geliştirmektir. Dört rotorlu helikopter olarak bilinen bu alışılmış platform, bir çift ters yönlere dönen pervanelerden oluşur, ağırlık merkezine göre simetriktir ve ağırlık merkezi sistemin referans eksenlerine çakışıktır. Sistemin mekanik tasarımı detaylı şekilde anlatılmıştır. Sistemin aerodinamik özellikleri ihmal edilip, onun yerine hız kontrol ünitelerinin çalışma rejimleri ile itki kuvveti arasında doğrusal denklem oluşturulmuştur. Sistemin matematiksel modeli Newton-Euler dinamik hareket denklemleri kullanılarak belirtilmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Uçan Robot, Dikey Kalkış ve İniş, Newton-Euler, Yönelim Denetimi ABSTRACT This paper presents a quad rotor robotic system with a high mass and inertia which could vertically hover, and has actuators for providing orientation and navigation control. The aim of the design is developing a flying platform which has load carrying capacity. Four rotor helicopter platform as known as quad-rotor consists of a pair of a counter rotating propellers, body is symmetrical according to center of gravity of the system ant it is coincident with the body reference frame. Mechanical design of the system is described in detail. By neglecting the aerodynamic properties, instead a linear equation is fitted by using the relationship between duty ratio and thrust force. Mathematical model of the system is stated by using Newton-Euler dynamic equations of motion. KEYWORDS: Flying Robot, Vertical Take Off Landing, Newton-Euler, Attitude Control 1. GİRİŞ Günümüzde dört rotorlu döner kanatlı dikey iniş kalkış yapabilen platformlar üzerine yoğun

78 çalışmalar yapılmaktadır. Günümüzde, bu tip sistemler sıradan sistemler olarak adlandırılır ve genellikle algılayıcı platformlar olarak, arama, tarama ve tanımlama amacıyla kullanılır. Araştırmanın amacı ise bu platformları yük taşıma araçları haline getirebilmektir. Örnek verilirse sıradan sistemler 400 gr yük taşıma kapasitesine sahiptir. Halbuki tasarlanan bu platform 1 kg yük taşıma kapasitesine sahiptir. Ayrıca sistem dışarıda, rüzgar ve benzeri rahatsız edicilerden etkilenmeyecek şekilde tasarlanmıştır. İleriki bölümlerde mekanik tasarımdan detaylı şekilde bahsedilmiş ve matematiksel model belirtilmiştir. Sistemin, enerjisini verimli şekilde kullanabilmesi ve dış etkilerden korunabilmesi için optimal denetimci yöntemleri kullanılmalıdır. Bu sayede yük taşırken oluşacak atalet ve kütle değişimleriyle daha az enerji harcayarak başa çıkılabilir. *Elemanların yerleşim düzeni *Titreşim azaltıcı çalışmalar *Sistemin yapısal güvenilirliği *Malzeme seçimi ve bunun laboratuar ve atölye imkânları doğrultusunda üretilebilirliği Ön planda tutularak sistem tasarımı, mühendislik çizim, benzetim ve sonlu eleman yöntemi programları kullanılarak sistem iyileştirildi. 2.1 Frekans Analizi Sistemin ana elemanları, motorlar ve koruma elemanları yerleştirildikten sonra sistemin ana boyutları üzerinden tasarıma başlandı. Şekil 1 de Solidworks un frekans analiz raporundan elde edilen bir resim verilmiştir. 2. YAPISAL TASARIM Sistem tasarımına laboratuarda bulunan Hacker A50-14s fırçasız motorlar ve Thunderbird 54 elektrik fırçasız motor kontrol üniteleri temel alınarak başlandı. İlk olarak motorlardan alınabilecek maksimum kuvvetler DriveCalc istatistiksel simülasyon programı kullanılarak tahmin edildi ve sistem için (15x8) pervaneler seçildi. Buna göre sistemin ağırlığı belirlendi. Tasarım kısıtlamaları olarak: Şekil 1.Solidworks Frekans Analiz Ekranından Görüntü *Ağırlık kısıtlamaları

79 Frekans analizinde dikkat edilmesi gereken husus, sistemin yapısal tınlaşım frekanslarının, robotun havada asılı kalması sırasında oluşan motor titreşimlerinden olabildiğince uzaklaştırılmasıdır [1,2]. Bu sebeple sistem, motorların olduğu bölgelerden benzetim programında sabitlenmiş ve çözüm sonuçları birbirlerine yaklaşana kadar ağ boyutları küçültülüp benzetim tekrarlanmıştır [3,4]. Sistemin analizi yapılırken kullanılan çözücü özellikleri ve ağ sayıları Tablo 1 de belirtilmiştir. Tablo 1. Sonlu Eleman Çözücü Özellikleri Kullanılan Ağ Standard Ağ Jacobian Noktaları 4 Eleman Boyutu mm Tolerans mm Ağ kalitesi Yüksek Toplam boğum Sistem, havada asılı kalırken gereken kuvvetleri üretirken motorların dönüş hızları ve motorların ulaşabileceği maksimum dönüş hızları belirlenmiştir. Motorların dönüş hızları rad/s ile rad/s arasında olduğu DriveCalc programı kullanılarak belirlendi. Solidworks programında yapılan analizin sonuçları Tablo 2 de belirtilmiştir. Mod Numarası Tablo 2. Frekans Analiz Sonuçları Rezonans frekansı(rad/s) Rezonans frekansı (Hz) Maksimum görülen frekans motorların dönüş frekansından yeterli ölçüde uzak olduğu görülmektedir. 2.2 Statik Analiz Sistemin matematiksel modeli kurulurken katı model varsayımı yapılabilmesi için, sistemin motorları tarafından üretilen kuvvetlere dayanabilmesi yanı sıra esneme miktarının da tespit edilmesi gerekmektedir. Bu sebepten ötürü, motor tutuculardan, motorların teorik olarak üretebileceği maksimum kuvvet uygulanarak sistem analizi yapıldı. Bu analiz sonucu, sistemin ağırlığı, güvenilirlikten ödün vermeden azaltılmaya çalışıldı. Tablo 3 te bu analiz sonucu elde edilen sonuçlar belirtilmiştir.

80 Tablo 3. Statik Analiz Sonuçları İsim Tip En az En çok üretildi. Sistemin tamamlanmış prototipi ve yerleşim düzeni Şekil 2 de görülebilir. Basınç Kaydırım Von Mises Bileşke Kaydırım 0.23N/m 2 3.2*10 7 N/m mm Yukarıdaki analizler sonucu, uygulanan kuvvetler sonucu meydana gelen basınçlara dayanabilen malzemeler seçilmelidir. Ayrıca kayma miktarının milimetre mertebesinde olması nedeniyle katı model varsayımının geçerli olduğu görülmektedir. Seçilen malzemeler Tablo 4 te belirtilmiştir. Tablo 4. Ana Gövde İçin Seçilen Malzemeler İsim Malzeme Amaç Boyut Gövde 6063-T5 alüminyum Ana elemanları 100x100x 30 cm tutmak Motor Tutucu 6082-T6 alüminyum Motor ve gövdeyi birbirine bağlamak x40 x13 mm Seçilen bu malzemeler ile sistemin ana gövde ve motor tutucularının tasarımı tamamlandı ve 3.MODELLEME Şekil 2. Üretilen Prototip Projenin tasarım kısmında, ilerideki kontrol aşamalarına dikkat edilip buna göre yol alınmıştır. Kontrol edilebilir bir sistem tasarımı hedeflenmiştir ve sistem modellenmesinde gerekli basitleştirmeleri yapabilmek için bazı varsayımlara gidilmesi öngörülmüştür. Bunlar; Sistemin fiziksel karakteristiğinin katı kabul edilmesi Sistemin tamamen simetrik olması sonucu eylemsizlik matrisinin köşegen kabul edilmesi Döner kanatların ürettiği kuvvetlerin, kanatların dönüş hızlarının karesiyle doğru orantılı kabul edilmesi sonucu yapılan yaklaşımın aerodinamik davranışa yakın olması Havada asılı kalma durumu

81 Şekil 3 te sistemin genel durumu görülebilir, b gövde için e ise yerin referans eksenlerini belirtmek için kullanılmıştır. (10) Sistemin genel durum vektörü ise aşağıdaki gibidir. (11) Şekil 3. Genel Durum[5] Sistemin itki kuvvetleri ise motorların itki kuvvetleri ve hız kontrol ünitelerinin PWM sinyallerinin çalışma rejimleri arasında cebirsel denklem tanımlanarak elde edilmiştir. Şekil 4 te motor kontrol ünitelerine verilen çalışma rejimleri ile itki kuverleri arasındaki ilişki gösterilmiştir. Gövde hareket algılayıcıları referans eksenine yerleştirileceği için alınan veriler yerin referans ekseniyle bağıntılı olmalıdır. Bu sebeple sistem uygun dönüş matrisleriyle çarpılmalıdır [5]. (1) (2) (3) Sonuç olarak çeviri matrisi Eşitlik 4 teki gibi yazılır. R=R x R y R z (4) Sistem ekseni üzerindeki çizgisel hız oranı bileşenlerine ayrılmış ve Eşitlik 5 te verilmiştir. (7) (8) (9) Şekil 4. İtki Kuvvetleri ve Hız Denetim Üniteleri Arasındaki İlişki Bu değerler Matlab Curve Fitting Tool kullanılarak birinci dereceden denklemlere dönüştürülmüştür. Kuvvetleri birimi Newton dur. F 1 =2.382*rejim (12) F 2 =2.323*rejim (13) F 3 =2.339*rejim (14)

82 F 4 =2.024*rejim-67.7 (15) Dolayısıyla, toplam itki kuvveti şu şekilde ifade edilir: (16) Ve moment kuvvetleri aşağıdaki denklemlerle belirlenir: (17) (18) (19) Burada L, motorlar ile sistemin ağırlık merkezi arasındaki uzaklık olarak belirlenmiştir ve bu uzaklık 0.4 metredir. Bir sabit sayı olan c ise itki kuvvetleri ve gövdenin dikey ekseni etrafında oluşan momentle ilgili bir kat sayıdır. Böylece doğrusal olmayan dinamik denklemler belirlenmiştir. 3.1Dinamik Denklemlerin Doğrusallaştırılması Dinamik denklemler sistemin havada asılı kalma durumu baz alınarak, jacobianlar kullanılarak doğrusallaştırılma yöntemi izlenmiştir. (20) Verilen n genel durum denklemi, y=f(x), ve n genel durum değişkeni x 1,,x n, kullanılarak jacobian matrisi aşağıda gösterildiği gibi hesaplanır; (21) Girdi matrisi B, dört motorun çalışma rejimlerinden oluşan girdi vektörü u, ve Jacobian metodu kullanılarak doğrusallaştırıldı. ( 22) Ve, (23) GX-2 ataletsel ölçüm algılayıcısı kullanılarak sistemin üç eksenindeki açılar ve açılar ölçülebilmekte olduğu için C matrisi 6x6 özdeşlik matrisi haline gelir. Düz geçiş matrisi D ise, sistemin girdi ve çıktıları arasında doğrudan bir bağlantı olmadığı için sıfır alınır. Böylece çıkış matrisi aşağıdaki gibidir. (24) p: yunuslama açısal hızı, q:yuvarlanma açısal hızı, r: rota açısal hızı, yunuslama açısı, : yuvarlanma açısı, rota açısıdır.

83 4.SONUÇLAR Bu makalede dört adet döner kanatlı, dikey olarak havalanabilen, yönelim ve seyir denetimini sağlayabilecek eyleyicilere sahip yüksek ataletli robotik sistem tasarımı ve detayları ile ilgili yapılan çalışmalar anlatılmıştır. Sistemin fiziksel ve matematiksel modeli tamamlanmış, sistem parametreleri ölçülüp denetimci üzerine çalışmalar yapılacaktır. Sistem yük taşıma amaçlı olarak tasarlandığı için ataletsel değişimlere dirençli olan denetimci yöntemleri uygulanmak daha isabetli bir yöntem olur [6]. Bu yöntemlerden bazıları Gürbüz Denetimci ve H Denetimci algoritmalarıdır [7]. Tasarlanan denetimciler MATLAB ve Simulink yazılımları ile benzetim çalışmaları yapılacaktır. Tasarlanan denetleyici ve benzetim ortamındaki uyum test edilecek, bu doğrultuda denetleyicide düzenlemelere gidilecektir. Denetleyici tasarımı ve ilgili uçuş testleri, çalışmanın bundan sonraki aşamalarını oluşturacaktır. TEŞEKKÜR Bu araştırma, MECE Lisans Araştırma Projeleri I-II dersleri kapsamında gerçekleştirilmiş ve Atılım Üniversitesi tarafından desteklenmiştir (Proje No: LAP-A ). Derslerin yürütülmesine ve proje çalışmalarımıza verdikleri katkılardan dolayı Anıl Güçlü, Mete Aydemir, Cahit Gürel, Meral Aday, Handan Kara, Mehmet Çakmak ve Mehmet Aday a teşekkür ederim. KAYNAKÇA [1] Kelly, Graham S., (2012), Mechanical Vibrations Theory and Applications, 200 First Stamford Place, Stamford, CT06902, Cengage Learning [2] Krodkiewski, J., M.,(2008), Mechanical Vibration, ics/14lec.pdf (Erişim: ) [3] Budynas, Richard G.,Nisbet,Keith J,(2008), Shigley s Mechanical Engineering Design, New Yory, NY10020, McGraw - Hill Compaines,Inc. [4] Roylance, D., (2001), Finite Element Analysis, (Erişim: ) [5] Kıvrak, Arda Ö., (2006), Design of Control Systems For A Quadrotor Flight Vehicle Equipped With Inertial Sensors, acikarsiv.atilim.edu.tr/browse/156/168.pdf (Erişim: ) [6] Kirk, Donald E., (1998), Optimal Control Theory: An Introduction,Dover Publications

84 [7] Pounds P., Mahony R. ve Corke P., (2010), Modelling and Control of a Large Quadrotor Robot, Control Engineering Practice,Vol. 18, pp , Elsevier.

85 YUSUFCUK BÖCEĞİNİN KANAT HAREKETLERİNİ TAKLİT EDEN ROBOT TASARIMI VE ÜRETİMİ Alper TÜRKER, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Mustafa Said AKSAL, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Abdulkadir ERDEN, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara ÖZET Bu bildiri MECE 407 ve MECE 408 mezuniyet öncesi araştırma projesi dersleri kapsamında yusufçuk böceğinin kanat hareketlerini taklit etmek için tasarlanan ve üretilen çeşitli prototiplerle ilgili bilgi içermektedir. Ayrıca, bildiride yusufçuk böceğinin kanatlarının açı değişimleri ve kanat kinematiği de bildiride bulunmaktadır. Bundan başka, geliştirilen servo motorlu, kızaklı krank mekanizmalı ve İskoç mekanizmalı prototipler arasındaki farkları ve benzerlikleri, avantaj ve dezavantajları da bildiriye eklenmiştir. Dahası, Seçilen proje kapsamında bio-benzetim ile kavramsal tasarım (BBKT) metodu kullanılarak literatür taraması hazırlanmıştır. ANAHTAR KELİMELER: Yusufçuk benzeri robot, kanat kinematiği, kızaklı krank mekanizması, İskoç mekanizması, BBKT ABSTRACT This paper includes information about designing and manufacturing a dragonfly like robot which imitates the wing locomotion of the dragonfly. Also this project was done under the MECE 407 and MECE 408 under graduate research project courses. Moreover, paper includes the wing kinematic and the angle changes while stroking. Furthermore, similarities and differences and also advantages and disadvantages of developed prototypes, which were made from servo motors, slider crank mechanism and scotch yoke mechanism, were also discussed. Additionally, Literature survey about selected project and description of project were done by using bioinspired conceptual design process (BICD). KEYWORDS Dragonfly like robot, wing kinematic, slider crank mechanism, scotch yoke mechanism, BICD 1. GİRİŞ 2011 ve 2012 yıllarında MECE 407 ve MECE 408 mezuniyet öncesi araştırma projesi dersleri kapsamında yusufçuk böceğinin kanat hareketlerini taklit eden bir robot un yapılması planlanmıştır. Yusufçuk böceğinin seçilme nedeni, böceğin dünyadaki diğer bütün uçan

86 böceklerden daha güçlü olması ve bu sayede çok üstün manevra kabiliyetine sahip olmasıdır. Öyle ki, yusufçuk böceği bu üstün gücü nedeniyle avlarına havada angaje olabilir, havada 180 derecelik çok keskin dönüşler yapabilir ve hatta bazı türleri saatte 90 kilometre hızlara ulaşabilir [1]. Yusufçuk böceğinin bu bahsedilen üstün hareket ve kaldırma kuvvetleri Mece 407 ve Mece 408 dersleri kapsamında proje olarak seçilmesinin temel nedenleridir. Dahası proje esnasında bio-benzetim (bio-esinlenme) kavramsal tasarımı kullanılarak projenin tanımı hazırlanmıştır. Ayrıca proje esnasında yusufçuk böceğinin kanat hareketlerini taklit edebilecek çeşitli tipte çözümler üretilmiş ve denemmiş ve sonuç olarak içlerinden en iyisi seçilmiştir. Buna ek olarak projede yalnızca yusufçuk böceğinin kanat hareketlerine ve kanatlarının şekil ve boyutlarına odaklanılmıştır. Bu yüzden yusufçuk böceğinin aerodinamik veya uçuşunu etkileyen başka özellikleri incelenmemiştir. Proje kapsamında geliştirilen prototipin uçması planlanmamış sadece yusufçuk böceğinin kanat hareketlerini taklit edecek bir masa üstü model olması planlanmıştır ve çalışmalar bu doğrultuda yapılmıştır. Bütün bunlara ek olarak MECE 407 ve MECE 408 dersleri kapsamında bio-esinlenme laboratuarında daha önce benzeri bir çalışma olmadığından ötürü çok detaylı bir literatür taraması yapılmıştır ve bu tarama önceden de bahsedildiği gibi sadece kanat kinematiği ve hareketi sağlayacak olan mekanizmalar üzerine yapılmıştır. 2. ARAŞTIRMA PROJESİNİN HEDEFLERİ VE MOTİVASYONU Bilindiği üzere insansız hava araçları günümüzün nerdeyse en popüler mekatronik ürünlerindendir. Bu kadar popüler olmalarının nedeni, ucuz ve kullanımlarının göreceli olarak kolay olmasıdır. Ayrıca insansız hava araçlarını kullanacak olan personelin eğitim masrafları da insanlı uçaklara göre daha azdır. Bu özellikleri nedeniyle insansız hava araçları kendilerine sivil ve askeri birçok uygulamada yer bulmuşlardır. Özellikle askeri uygulamalarda personel kaybı riskini yüksek olduğu operasyonlarda keşif, gözlem, istihbarat ve düşman kuvvetlere müdahale görevlerini etkili şekilde yerine getirmektedir. Operasyonel özelliklerinden dolayı insansız hava araçları özellikle askeri kullanımlarda kullanıcıya birçok avantaj sunmaktadır ve görevleri yerine getirmekte genellikle iki farklı tip insansız hava aracı kullanılmaktadır. Bunlar sabit kanatlı ve döner kanatlı olmak üzere iki tipe ayrılmaktadır. Birçok avantajının yanı sıra bu tip platformların askeri kullanımlarda önemli bir dezavantajı da vardır. Bu da radara yakalanmamalarına rağmen özellikle gün ışında düşman tarafından kolaylıkla çıplak gözle tespit edilmeleri ve pahalı olmayan sistemler aracılığı ile etkisiz hale getirilmeleridir.

87 Bunun nedeni insansız hava araçlarının ne kadar küçük de olsa göze yapay görünmeleri ve bu yüzden kolaylıkla tespit edilmelerine neden olmaktadır fakat insansız hava araçları konvansiyonel hava araçları gibi değil de bir böcek gibi kanat çırparak havada kalabilseler tespit edilmeleri güçleşecektir. Bu sebeple projenin amacı ve motivasyonu, insansız hava araçlarına bir biyolojik canlı görünümü vererek onlara havada dahi olsalar kamuflaj sağlamak ve aracın tespit edilmeden düşman bölgesi üzerinde operasyonuna devam etmesini sağlamaktır. yıllarını harcamış olan ve güvenirliliği kanıtlanmış, Akira Azuma nın çalışmalarından faydalanılmıştır. Yusufçuk böceğinin kanat hareketleri genel olarak iki tip açı değişimi ihtiva etmektedir. Bunlar kanadın hücum açısının değişimi ve çırpınma esnasında kanadın gövde ile yaptığı açı değişimi olan çırpınma açısıdır. 3. LİTERATÜR TARAMASI Önceden de belirtildiği gibi yusufçuk böceğinin kanat hareketlerini taklit edecek olan robot masa üstü bir model olarak tasarlanmış ve uçmaması planlanmıştır ve literatür taraması da bu doğrultuda sınırlandırılmıştır. Literatür taraması genel olarak üç kısımdan oluşmaktadır bunlar kanatların çırpınma esnasındaki açı değişimleri, kanatların şekli ve boyutları ve ayrıca kanat açılarını taklit edecek olan mekanizmadır. Bu bağlamda öncelikle kanatlardaki açı değişimleri incelenmiştir. İklim koşulları nedeni ile laboratuarımızda bulunan yüksek hızlı kamera yusufçuk böceğini doğada bulamadığımızdan, dolayı kullanılamamış açı değişimleri direk olarak literatürden sağlanmıştır. Bu bağlam da literatürde bu konuda Şekil 3.1. Yusufçuk böceğinin kanatlarının hücum ve çırpınma açısı değişimleri [3] Şekil 3.1 de görüldüğü üzere yusufçuk böceği kanatlarını aşağı doğru çırparken kanatların hücum açısı nerdeyse yüzeye paralel olacak şekilde döndürmekte ve bu sayede kanatların havayla temas eden yüzey alanını artırarak maksimum kaldırma kuvveti elde etmektedir. Ayrıca yukarı çırpınma esnasında ise kanat hücum açılarını artırarak kanatların havayla temas eden yüzey alanını azaltmakta ve bu sayede

88 kanatlara etki eden hava sürtünmesini düşürmektedir. Bahsedilen bu hücum açısı değişimi böceğin uçmasını sağlamaktadır aksi taktirde böcek aşağı ve yukarı çırpınma esnasında birbirine zıt kuvvetler üreterek uçması imkansız hale gelecektir. Literatürde kanatların çırpınma esnasında esnemesi de birçok araştırmacı tarafından incelenmiş fakat konunun karışıklığından dolayı projeye dahil edilmemiştir. Ayrıca literatürden edinilen bilgilere göre yusufçuk böceği ön ve arka kanatlarını faklı fazlarda çırpabilmekte ve bu durum böceğin istenilen açıya dönmesini sağlamaktadır. Ancak, yusufçuk böceği ön ve arka kanatlarını aynı fazda çırparak maksimum kaldırma kuvveti elde etmektedir [4]. Bu bağlamda üretilen maksimum kuvvetin etkilerini de gözlemlemek ve farklı fazlardaki çırpınmanın getirdiği karışıklardan sakınmak için üretilecek olan prototipin ön ve arka kanatları aynı fazda çırpınacaktır. Literatürden edinilen bilgilere göre yusufçuk böceği ani dönüşler için dört kanadından birini dönüş esnasında çırpınmadan sabit şekilde tutabilmektedir [5]. Ancak prototipteki mekanizma kompleksliğini azaltmak için bu konu projeye dahil edilmemiştir. Önceden de bahsedildiği gibi açı değişimleri hem hücum açısı hem de çırpınma açısı direkt olarak Akira Azumanın çalışmalarından elde edilmiştir. Fakat Azuma açık bir şekilde hücum ve çırpınma açı değişimlerini paylaşmadığından dolayı, açı değişimleri çalışmalarında verdiği grafiklerden elle cetvel ve pergel kullanılarak çıkarılmıştır. Tablo 3.1. Hareket periyotuna göre hücum açısı değişimleri Periyot Ön kanat(derece) Arka kanat(derece) 0-46,35 26,27 T/16 7,73 18,85 T/8 15,45 24,41 3T/16 16,1 33,9 T/4 20,1 52,53 5T/16 30,9 23,17 3T/8 49,5 7,42 7T/16 71,7 6,18 T/2 61,5-15,45 9T/16 22,25-26,88 5T/16 9,27-34,3 11T/16 1,5-49,44 3T/4-9,25-47,82 13T/16-24,72-15,75 7T/16-50,9 1,55 15T/16-74,16 6,18 T -46,35 26,27 Tablo 3.1 de görülen açı değişimi Excel programı kullanılarak grafik haline getirilmiştir ve aynı işlem çırpınma açısı değişimleri içinde uygulanmıştır. Görüldüğü üzere hücum açısı değişimleri düzgün bir sinüzoidal dalga değildir.

89 ve bu uygulamada mekanizma tipine bağlı olarak problemler çıkabilmektedir. Şekil 3.2. Ön kanat hücum açısı değişimi grafiği Tablo 3.2. Hareket periyotuna göre çırpınma açısı değişimleri Periyot Ön kanat(derece) Arka kanat(derece) 0-44,8-8 T/16-41,5 12,8 T/8-33,6 25,6 3T/16-20,8 38,4 T/4-3,2 48 5T/ T/8 30,4 40 7T/16 38,4 27,2 T/2 40 9,2 9T/16 36,8-6,4 5T/8 28,8-22,4 11T/16 14,4-36 3T/4-3,2-43,2 13T/16-20,8-41,8 7T/16-32,8-36,8 15T/16-43,2-22,4 T -44,8-8 Şekil 3.3. Arka kanat hücum açısı değişimi grafiği Şekil 3.2, Şekil 3.3, Şekil 3.4 ve Şekil 3.5 deki açı değişimleri mekanizma tipine göre çeşitli bilgisayar yazılımları kullanılarak düzeltilmiştir. Tablo 3.2 de ise ön ve arka kanat için çırpınma açısı değişimleri verilmiştir. Buradan da anlaşılacağı gibi çırpınma açısı değişimleri hücum açısı değişimlerine nazaran çok düzgün ve prototip tarafından taklit edilmesi göreceli olarak daha kolaydır. Her ne kadar hem hücum açısı değişimlerinde hem de çırpınma açısı değişimlerinde ön ve arka kanat arasında faz farkı olsa da masa üstü platformunda mekanizmaya

90 bağlı olarak açılar aynı fazda uygulanacak veya farklı fazlar taklit edilecektir. Burada belirleyici unsur mekanizmanın tipi ve eyleyicilerin bu faz farkını taklit edip edemeyeceği ile alakalıdır. gerçek kanat boyutunun nerdeyse beş katı kullanılmıştır. Kanatlar önceden de bahsedildiği gibi ön kanat ve arka kanat olarak ikiye ayrılmıştır ve ön ile arka kanatların şekli ve boyutları farklıdır. (Şekil 3.6. ve Şekil 3.7) Şekil 3.6. Yusufçuk böceği ön kanadı [6] Şekil 3.4. Ön kanat çırpınma açısı değişimi grafiği Şekil 3.7. Yusufçuk böceği arka kanadı [6] Şekil 3.5. Arka kanat çırpınma açısı değişimi grafiği Kanat boyutları ve şekli direkt olarak literatürden alınmıştır ve bazı prototiplerde bir e bir ölçü kullanılırken bazı modellerde yaklaşık olarak Bu kanat şekilleri ve boyutları yusufçuk böceklerinin türlerine ve yaşadıkları ortama göre hem boyut hem de şekil açısından farklılık göstermektedir. Fakat prototip kapsamında açı değerlerinin de alındığı sıkça bulunan bir tür olan Sympetrum vulgatum un kanatları kullanılmıştır.

91 Bunlara ek olarak açı değişimlerini taklit edecek mekanizmayla da ilgili literatür taraması yapılmıştır ve göreceli olarak yüksek frekanslı açı değişimlerini taklit etmek için kızaklı krank mekanizmasının iyi bir çözüm olduğu görülmüştür. Çünkü doğada yusufçuk böcekleri kanatlarını 20 ila 90 hertz arasında çırpmaktadır ki bu çok yüksek bir frekans aralığıdır ve bu frekans değerlerine çıkmanın en etkili hızlı ve ucuz yöntemi kızaklı krank mekanizması kullanmaktır [7]. Bütün bunlara ek olarak literatürde yusufçuk böceği tarzı robot üretimi ile ilgili yapılan çalışmalarda malzeme olarak büyük ölçüde hafif ve dayanıklı malzemeler kullanılmıştır. Bu malzemeler genellikle robot gövdesinde karbon fiber tüpler ve alüminyumdur. Bazı kısımlarda hızlı prototiplendirme makinesinde üretilen parçalar kullanılmıştır. Kanatlarda is genellikle termal yazıcılarda işlenen polyester filimler kullanılmaktadır. Literatürden elde edilen açı değişimleri, mekanizma yapısı ve kullanılan malzemeler ve kanat şekli ve boyu hakkındaki bilgiler kullanılarak çeşitli uçmayan, masaüstü ve yusufçuk böceğinin yalnızca kanat hareketlerini taklit eden farklı mekanizmalara sahip prototipler Şekil 3.8 deki yapı ve Denklem 3.1 ve Denklem 3.2 kullanılarak geliştirilmiştir. 4. YAPILAN ÇALIŞMALAR 4.1 Kanat tasarımı Şekil 3.8. Kızaklı krank mekanizmasının şematik çizimi [7] z = r * cos(q )+l * cos(sin^-1(r=l * sin(q ))) (3.1) f = tan^-1((h-b-z)=a) (3.2) Daha öncede belirtildiği gibi kanatların boyutları ve şekilleri direkt olarak literatürden alınmıştır. Bu bağlamda Şekil ve Şekil de görüldüğü gibi çeşitli prototipler için kanatlar CATIA programı kullanılarak çizilmiştir. Örneğin servo motor kullanan masa üstü platformu gerçek yusufçuk böceğinin beş katı büyüklüktedir bu yüzden kanatlar da gerçeğinden beş kat büyüktür. Ancak kızaklı krank mekanizması kullanan sistemde ise kanatların bire bir ölçüleri kullanılmıştır. Aynı zamanda mühendislik çizimi yapılan bu kanatlar polyester film benzeri bir

92 malzemeden lazer kesim makinesi ile kesilerek üretilmiş ancak lazerin gücü kanat malzemesini yakmaması için düşürülmüştür. Şekil Ön kanat CATIA çizimi olarak servo motorlar Arduino mikro kontrolcü ünitesi ile sürülmüştür ve açı değişimleriyle ilgili bilgi sisteme buradan sağlanmıştır. Servo motorların seçilmesinin sebebi bu tip motorların mikro kontrolcülerle kolay bir şekilde sürülmelerine olanak sağlamalarıdır. Ayrıca birbirinden bağımsız sekiz servo ile ön ve arka kantlar arasındaki çırpınma ve hücum açısı değişimi farklı fazlarda da çalıştırıla bilmektedir. Bunlara ek olarak servo motorların literatür çalışmasından elde edilen açı değerlerine ulaşması için bir yazılım yazılmış ve sisteme uygulanmıştır. Bunun dışında sistemin kanatları polyester film benzeri bir malzemeden yapılmış gövdesi ise kalınlığı yerine göre farklılık gösteren pleksiglas tan yine lazer kesim cihazında kesilerek üretilmiştir. (Şekil 4.2.1) Şekil Ön kanat CATIA çizimi 4.2 Servolu Prototip Adından da alışılacağı üzere bu prototip çırpınma ve hücum açısı değişimlerini taklit etmek için servo motorlar kullanmaktadır. Hücum açısı için birer adet ve çırpınma açısı içinde birer adet olmak üzere prototipte toplam olarak sekiz mikro servo kullanılmıştır. Ayrıca servoların boyutları nedeniyle prototipin büyüklüğü gerçek yusufçuk böceğinin yaklaşık beş katına çıkarılmıştır. Ek Şekil Servolu yusufçuk prototipi 4.3 Kızaklı krank mekanizmalı prototip Bu prototip adından da anlaşılacağı gibi açı değerlerini taklit etmek için bir kızaklı krank

T.C. KTO KARATAY ÜNİVERSİTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ

T.C. KTO KARATAY ÜNİVERSİTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ T.C. KTO KARATAY ÜNİVERSİTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ Aktif Titreşim Kontrolü için Bir Yapının Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Modelinin Elde Edilmesi ve PID, PPF Kontrolcü Tasarımları Arş.Gör. Erdi GÜLBAHÇE

Detaylı

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ Melih Tuğrul, Serkan Er Hexagon Studio Araç Mühendisliği Bölümü OTEKON 2010 5. Otomotiv Teknolojileri Kongresi 07 08 Haziran

Detaylı

HİDROLİK SİSTEMLERİN TASARIMINDA PAKET PROGRAM VE HİDROLİK MODÜLLER KULLANILARAK KOLAY BENZETİM YAPILMASI

HİDROLİK SİSTEMLERİN TASARIMINDA PAKET PROGRAM VE HİDROLİK MODÜLLER KULLANILARAK KOLAY BENZETİM YAPILMASI 49 HİDROLİK SİSTEMLERİN TASARIMINDA PAKET PROGRAM VE HİDROLİK MODÜLLER KULLANILARAK KOLAY BENZETİM YAPILMASI Tuna BALKAN M. A. Sahir ARIKAN ÖZET Bu çalışmada, hidrolik sistemlerin tasarımında hazır ticari

Detaylı

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR Çalışmanın amacı. SUNUM PLANI Çalışmanın önemi. Deney numunelerinin üretimi ve özellikleri.

Detaylı

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 3) HAVA KÜTLE AKIŞ SİSTEMLERİNDE PID İLE SICAKLIK KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör.

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 3) HAVA KÜTLE AKIŞ SİSTEMLERİNDE PID İLE SICAKLIK KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör. T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MEKATRONİK LABORATUVARI 1 (Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 3) HAVA KÜTLE AKIŞ SİSTEMLERİNDE PID İLE SICAKLIK

Detaylı

mikroc Dili ile Mikrodenetleyici Programlama Ders Notları / Dr. Serkan DİŞLİTAŞ

mikroc Dili ile Mikrodenetleyici Programlama Ders Notları / Dr. Serkan DİŞLİTAŞ 12. Motor Kontrolü Motorlar, elektrik enerjisini hareket enerjisine çeviren elektromekanik sistemlerdir. Motorlar temel olarak 2 kısımdan oluşur: Stator: Hareketsiz dış gövde kısmı Rotor: Stator içerisinde

Detaylı

Robotik AKTUATÖRLER Motorlar: Çalışma prensibi

Robotik AKTUATÖRLER Motorlar: Çalışma prensibi Robotik AKTUATÖRLER Motorlar: Çalışma prensibi 1 Motorlar: Çalışma prensibi Motorlar: Çalışma prensibi 2 Motorlar: Çalışma prensibi AC sinyal kutupları ters çevirir + - AC Motor AC motorun hızı üç değişkene

Detaylı

RÜZGAR TÜRBİNİ KANAT BAĞLANTI NOKTALARINDA ŞEKİL HAFIZALI ALAŞIMLARIN KULLANILMASI

RÜZGAR TÜRBİNİ KANAT BAĞLANTI NOKTALARINDA ŞEKİL HAFIZALI ALAŞIMLARIN KULLANILMASI RÜZGAR TÜRBİNİ KANAT BAĞLANTI NOKTALARINDA ŞEKİL HAFIZALI ALAŞIMLARIN KULLANILMASI Doç Dr. Numan Sabit ÇETİN Yrd. Doç. Dr. Cem EMEKSİZ Yrd. Doç. Dr. Zafer DOĞAN Rüzgar enerjisi eski çağlardan günümüze

Detaylı

MELEZ UÇAN ROBOT ARAŞTIRMALARI

MELEZ UÇAN ROBOT ARAŞTIRMALARI MELEZ UÇAN ROBOT ARAŞTIRMALARI Barışcan TOK, tok.bariscan@student.atilim.edu.tr, Atılım Üniversitesi, 06836, Ankara Mehmet Kıvanç ÇELİK, celik.mkivanc@student.atilim.edu.tr, Atılım Üniversitesi, 06836,

Detaylı

MKT 204 MEKATRONİK YAPI ELEMANLARI

MKT 204 MEKATRONİK YAPI ELEMANLARI MKT 204 MEKATRONİK YAPI ELEMANLARI 2013-2014 Bahar Yarıyılı Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mekatronik Mühendisliği Bölümü Yrd. Doç. Dr. Egemen Avcu Makine Bir veya birçok fonksiyonu (güç iletme,

Detaylı

Android Telefonlarla Yol Bozukluklarının Takibi: Kitle Kaynaklı Alternatif Çözüm

Android Telefonlarla Yol Bozukluklarının Takibi: Kitle Kaynaklı Alternatif Çözüm Galatasaray Üniversitesi Android Telefonlarla Yol Bozukluklarının Takibi: Kitle Kaynaklı Alternatif Çözüm Mustafa Tekeli, Özlem Durmaz İncel İçerik Giriş Literatür Özeti Sistem Mimarisi / Metodoloji Öncül

Detaylı

BÖLÜM I GİRİŞ (1.1) y(t) veya y(x) T veya λ. a t veya x. Şekil 1.1 Dalga. a genlik, T peryod (veya λ dalga boyu)

BÖLÜM I GİRİŞ (1.1) y(t) veya y(x) T veya λ. a t veya x. Şekil 1.1 Dalga. a genlik, T peryod (veya λ dalga boyu) BÖLÜM I GİRİŞ 1.1 Sinyal Bir sistemin durum ve davranış bilgilerini taşıyan, bir veya daha fazla değişken ile tanımlanan bir fonksiyon olup veri işlemde dalga olarak adlandırılır. Bir dalga, genliği, dalga

Detaylı

AKM 205-BÖLÜM 2-UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

AKM 205-BÖLÜM 2-UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ AKM 205-BÖLÜM 2-UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ 1 Bir otomobil lastiğinin basıncı, lastik içerisindeki havanın sıcaklığına bağlıdır Hava sıcaklığı 25 C iken etkin basınç 210 kpa dır Eğer lastiğin hacmi 0025

Detaylı

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK - 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK - 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4 BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK - 0 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY İÇİNDE SABİT SICAKLIKTA SİLİNDİRİK ISITICI BULUNAN DİKDÖRTGEN PRİZMATİK SAC KUTU YÜZEYLERİNDEN ZORLANMIŞ TAŞINIM

Detaylı

Derste Neler Anlatılacak? Temel Mekatronik Birimler,temel birim dönüşümü Güncel konular(hes,termik Santral,Rüzgar Enerjisi,Güneş

Derste Neler Anlatılacak? Temel Mekatronik Birimler,temel birim dönüşümü Güncel konular(hes,termik Santral,Rüzgar Enerjisi,Güneş Derste Neler Anlatılacak? Temel Mekatronik Birimler,temel birim dönüşümü Güncel konular(hes,termik Santral,Rüzgar Enerjisi,Güneş Enerjisi,Doğalgaz,Biyogaz vs.) Mekatroniğin uygulama alanları Temel Mekanik

Detaylı

İNSANSIZ HAVA ARACI PERVANELERİNİN TASARIM, ANALİZ VE TEST YETENEKLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ

İNSANSIZ HAVA ARACI PERVANELERİNİN TASARIM, ANALİZ VE TEST YETENEKLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ IV. ULUSAL HAVACILIK VE UZAY KONFERANSI 12-14 Eylül 212, Hava Harp Okulu, İstanbul İNSANSIZ HAVA ARACI PERVANELERİNİN TASARIM, ANALİZ VE TEST YETENEKLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ Oğuz Kaan ONAY *, Javid KHALILOV,

Detaylı

Araştırma Geliştirme Ltd. Şti. - Firma Tanıtım Sunumu -

Araştırma Geliştirme Ltd. Şti. - Firma Tanıtım Sunumu - Araştırma Geliştirme Ltd. Şti. - Firma Tanıtım Sunumu - Şubat 2013 Hakkımızda Firma Profili Ekip Faaliyet Alanları Firma Profili Hakkımızda Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı nın 2012 Teknogirişim Sermaye

Detaylı

MAK 101 Makine Mühendisliğine Giriş. Mühendislik Branşları Örnekleri. Mühendislik. Makine Mühendislerinin İşleri Arasında:

MAK 101 Makine Mühendisliğine Giriş. Mühendislik Branşları Örnekleri. Mühendislik. Makine Mühendislerinin İşleri Arasında: MAK 101 Makine Mühendisliğine Giriş Makine Mühendisliği Konuları Temel Ve Mühendislik Yaklaşımı Mühendislik Engineering(ingenerare) : Yaratmak Mühendislik: Temel Bilimleri kullanarak; yapılar, aletler

Detaylı

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI RÜZGAR ENERJİSİ SİSTEMLERİ Eğitim Merkezi Projesi

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI RÜZGAR ENERJİSİ SİSTEMLERİ Eğitim Merkezi Projesi YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI RÜZGAR ENERJİSİ SİSTEMLERİ Eğitim Merkezi Projesi Konu Başlıkları Enerjide değişim Enerji sistemleri mühendisliği Rüzgar enerjisi Rüzgar enerjisi eğitim müfredatı Eğitim

Detaylı

MİLLİ TREN ve TÜBİTAK. Milli ve Özgün Modern Trenlerin Geliştirilmesi

MİLLİ TREN ve TÜBİTAK. Milli ve Özgün Modern Trenlerin Geliştirilmesi MİLLİ TREN ve TÜBİTAK Milli ve Özgün Modern Trenlerin Geliştirilmesi İçerik Günümüzde Kullanılan Modern Trenler. Milli Tren için Milli ArGe. YHT alt bileşenleri ve maliyet yüzdeleri. TÜBİTAK Enstitüleri

Detaylı

1. DÖNEM Kodu Dersin Adı T U K. Matematik II Mathematics II (İng) Fizik I 3 2 4. Bilgisayar Programlama I (Java) Computer Programming I (Java) (İng)

1. DÖNEM Kodu Dersin Adı T U K. Matematik II Mathematics II (İng) Fizik I 3 2 4. Bilgisayar Programlama I (Java) Computer Programming I (Java) (İng) Müfredat: Mekatronik Mühendisliği lisans programından mezun olacak bir öğrencinin toplam 131 kredilik ders alması gerekmektedir. Bunların 8 kredisi öğretim dili Türkçe ve 123 kredisi öğretim dili İngilizce

Detaylı

GÖRÜNTÜ TABANLI ALGILAMA İLE QUADROTORUN HAREKETLİ BİR CİSMİ TAKİBİ

GÖRÜNTÜ TABANLI ALGILAMA İLE QUADROTORUN HAREKETLİ BİR CİSMİ TAKİBİ GÖRÜNTÜ TABANLI ALGILAMA İLE QUADROTORUN HAREKETLİ BİR CİSMİ TAKİBİ 1 PROJENİN TANIMI Bu projede bir quadrotora, görüntü tabanlı algılama ile hareketli bir nesneyi otonom olarak takip etme özelliği kazandırılmıştır.

Detaylı

OTONOM ÇĐM BĐÇME MAKĐNESĐ GELĐŞTĐRĐLMESĐ DEVELOPING OF AUTONOMOUS LAWN MOVER. Danışman: Prof.Dr. Koray TUNÇALP, Marmara Üniversitesi Đstanbul

OTONOM ÇĐM BĐÇME MAKĐNESĐ GELĐŞTĐRĐLMESĐ DEVELOPING OF AUTONOMOUS LAWN MOVER. Danışman: Prof.Dr. Koray TUNÇALP, Marmara Üniversitesi Đstanbul OTONOM ÇĐM BĐÇME MAKĐNESĐ GELĐŞTĐRĐLMESĐ DEVELOPING OF AUTONOMOUS LAWN MOVER Danışman: Prof.Dr. Koray TUNÇALP, Marmara Üniversitesi Đstanbul Cihan ÇATALTEPE, Marmara Üniversitesi-Mekatronik Öğrt.4.Sınıf

Detaylı

SHA 606 Kimyasal Reaksiyon Akışları-II (3 0 3)

SHA 606 Kimyasal Reaksiyon Akışları-II (3 0 3) Doktora Programı Ders İçerikleri: SHA 600 Seminer (0 2 0) Öğrencilerin ders aşamasında; tez danışmanı ve seminer dersi sorumlusu öğretim elemanının ortak görüşü ile tespit edilen bir konuyu hazırlayarak

Detaylı

Robot Bilimi. Robot Aktüatörler (Çıkış Elemanları, Uygulayıcılar) Öğr. Gör. M. Ozan AKI. r1.0

Robot Bilimi. Robot Aktüatörler (Çıkış Elemanları, Uygulayıcılar) Öğr. Gör. M. Ozan AKI. r1.0 Robot Bilimi Robot Aktüatörler (Çıkış Elemanları, Uygulayıcılar) Öğr. Gör. M. Ozan AKI r1.0 Robot Aktüatörler Aktüatör, İngilizce act (eylem, işini yapmak) kelimesinden gelmektedir Robotun fiziksel olarak

Detaylı

İçerik. Giriş. Yakıt pili bileşenlerinin üretimi. Yakıt pili modülü tasarımı ve özellikleri. Nerelerde kullanılabilir?

İçerik. Giriş. Yakıt pili bileşenlerinin üretimi. Yakıt pili modülü tasarımı ve özellikleri. Nerelerde kullanılabilir? Prof. Dr. İnci EROĞLU ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ Savunma Sanayiinde Borun Kullanımı Çalıştayı (SSM) 14 Haziran 2011 1 İçerik Giriş Yakıt pili bileşenlerinin üretimi Yakıt pili

Detaylı

AKILLI KAVŞAK YÖNETİM SİSTEMİ

AKILLI KAVŞAK YÖNETİM SİSTEMİ AKILLI KAVŞAK YÖNETİM SİSTEMİ 1 1. PROJE ÖZETİ Dünya nüfusu, gün geçtikçe artmaktadır. Mevcut alt yapılar, artan nüfusla ortaya çıkan ihtiyaçları karşılamakta zorlanmaktadır. Karşılanamayan bu ihtiyaçların

Detaylı

Vakum Teknolojisi * Prof. Dr. Ergun GÜLTEKİN. İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi

Vakum Teknolojisi * Prof. Dr. Ergun GÜLTEKİN. İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Vakum Teknolojisi * Prof. Dr. Ergun GÜLTEKİN İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Giriş Bilimsel amaçla veya teknolojide gerekli alanlarda kullanılmak üzere, kapalı bir hacim içindeki gaz moleküllerinin

Detaylı

LED Aydınlatma Çiplerinde Isıl ve Yapısal Dayanım Analizleri

LED Aydınlatma Çiplerinde Isıl ve Yapısal Dayanım Analizleri LED Aydınlatma Çiplerinde Isıl ve Yapısal Dayanım Analizleri Hazırlayan Arda Avgan, Makine Müh. arda.avgan@akromuhendislik.com Can Özcan, Yük. Mak. Müh. can.ozcan@akromuhendislik.com AKRO R&D Ltd. Tel:

Detaylı

TurkUAV Thermo Havadan Görüntüleme ve Ölçüm Sistemi

TurkUAV Thermo Havadan Görüntüleme ve Ölçüm Sistemi TurkUAV Thermo Havadan Görüntüleme ve Ölçüm Sistemi HAKKIMIZDA Konusunda İlk Firma Robonik Mekatronik Teknolojileri olarak 2009 dan beri insansız hava araçları konusunda hizmet vermekteyiz. Başarı Ödülü

Detaylı

KST Lab. Shake Table Deney Föyü

KST Lab. Shake Table Deney Föyü KST Lab. Shake Table Deney Föyü 1. Shake Table Deney Düzeneği Quanser Shake Table, yapısal dinamikler, titreşim yalıtımı, geri-beslemeli kontrol gibi çeşitli konularda eğitici bir deney düzeneğidir. Üzerine

Detaylı

Kontrol Sistemlerinin Analizi

Kontrol Sistemlerinin Analizi Sistemlerin analizi Kontrol Sistemlerinin Analizi Otomatik kontrol mühendisinin görevi sisteme uygun kontrolör tasarlamaktır. Bunun için öncelikle sistemin analiz edilmesi gerekir. Bunun için test sinyalleri

Detaylı

Security Geçiş Sistemleri. Döner Kapılar. Hastane Kapıları. 90 Derece. Kayar Kapılar. Kapılar METAXDOOR MS30. Otomatik Yana Açılır

Security Geçiş Sistemleri. Döner Kapılar. Hastane Kapıları. 90 Derece. Kayar Kapılar. Kapılar METAXDOOR MS30. Otomatik Yana Açılır Döner Kapılar Kayar Kapılar Hastane Kapıları 90 Derece Kapılar Security Geçiş Sistemleri METAXDOOR MS30 Otomatik Yana Açılır Kayar Kapılar METAXDOOR MS30 Otomatİk Kayar Kapılar MS30/SLD Otomatik Kayar

Detaylı

İÇTEN YANMALI MOTORLARDA MOMENT, GÜÇ ve YAKIT SARFİYATI KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ

İÇTEN YANMALI MOTORLARDA MOMENT, GÜÇ ve YAKIT SARFİYATI KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ İÇTEN YANMALI MOTORLARDA MOMENT, GÜÇ ve YAKIT SARFİYATI KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ 1. Deneyin Amacı İçten yanmalı motorlarda moment, güç ve yakıt sarfiyatı karakteristiklerinin belirlenmesi deneyi,

Detaylı

MEKATRONİĞİN TEMELLERİ

MEKATRONİĞİN TEMELLERİ MEKATRONİĞİN TEMELLERİ Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Mekatronik Programı Yrd. Doç. Dr. İlker ÜNAL Vize %30 Dersin Koşulları Final %60 Ödev %10 Dersin Konuları Mekatronik Sistemler Birimler ve Ölçme

Detaylı

T.C. RC SERVO MOTOR KONTROLÜ

T.C. RC SERVO MOTOR KONTROLÜ T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ RC SERVO MOTOR KONTROLÜ İBRAHİM ALİ METİN BİLECİK 30 Mart 2015 T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK

Detaylı

2: MALZEME ÖZELLİKLERİ

2: MALZEME ÖZELLİKLERİ İÇİNDEKİLER Önsöz III Bölüm 1: TEMEL KAVRAMLAR 11 1.1.Mekanik, Tanımlar 12 1.1.1.Madde ve Özellikleri 12 1.2.Sayılar, Çevirmeler 13 1.2.1.Üslü Sayılarla İşlemler 13 1.2.2.Köklü Sayılarla İşlemler 16 1.2.3.İkinci

Detaylı

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9A GERİNİM ÖLÇER KULLANARAK GERİLİM ANALİZİ YAPILMASI

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9A GERİNİM ÖLÇER KULLANARAK GERİLİM ANALİZİ YAPILMASI BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 40 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9A GERİNİM ÖLÇER KULLANARAK GERİLİM ANALİZİ YAPILMASI TEORİ Bir noktada oluşan gerinim ve gerilme değerlerini

Detaylı

2 MALZEME ÖZELLİKLERİ

2 MALZEME ÖZELLİKLERİ ÖNSÖZ İÇİNDEKİLER III Bölüm 1 TEMEL KAVRAMLAR 11 1.1. Fizik 12 1.2. Fiziksel Büyüklükler 12 1.3. Ölçme ve Birim Sistemleri 13 1.4. Çevirmeler 15 1.5. Üstel İfadeler ve İşlemler 18 1.6. Boyut Denklemleri

Detaylı

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mekatronik Mühendisliği. Bitirme Projeleri. 2012-2013 / Bahar Dönemi

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mekatronik Mühendisliği. Bitirme Projeleri. 2012-2013 / Bahar Dönemi Bitirme Projeleri 2012-2013 / Bahar Dönemi TOP DENGE MEKANIZMASı Öğrenci resmi Bu projede 50x50 cm ebatlarındaki bir levhanın üzerinde yer alan serbest bir topun dışarından gelecek bozucu etkilere rağmen,

Detaylı

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METOTLAR II DOĞRUSAL ISI İLETİMİ DENEYİ 1.Deneyin Adı: Doğrusal ısı iletimi deneyi..

Detaylı

IŞIK ĐZLEYEN ROBOT PROJESĐ FOLLOWĐNG ROBOT SĐNOP LIGHT PROJECT. Proje Yürütücüleri Bünyamin TANGAL, Sinop Ünv. Meslek Yüksekokulu Mekatronik Bölümü

IŞIK ĐZLEYEN ROBOT PROJESĐ FOLLOWĐNG ROBOT SĐNOP LIGHT PROJECT. Proje Yürütücüleri Bünyamin TANGAL, Sinop Ünv. Meslek Yüksekokulu Mekatronik Bölümü IŞIK ĐZLEYEN ROBOT PROJESĐ FOLLOWĐNG ROBOT SĐNOP LIGHT PROJECT Proje Yürütücüleri Bünyamin TANGAL, Sinop Ünv. Meslek Yüksekokulu Mekatronik Bölümü 1 ÖZET Bu projenin amacı, basit elektronik ve mekanik

Detaylı

Geleceğin Hareket Kaynağı Pnömatik mi? Elektromekanik mi? Pulsar Robotik ve Endüstriyel Otomason Sistemleri Ltd. Şti.

Geleceğin Hareket Kaynağı Pnömatik mi? Elektromekanik mi? Pulsar Robotik ve Endüstriyel Otomason Sistemleri Ltd. Şti. Geleceğin Hareket Kaynağı Pnömatik mi? Elektromekanik mi? Murat Anıl ORAL Makina Mühendisi Pulsar Robotik ve Endüstriyel Otomason Sistemleri Ltd. Şti. murat.oral@pulsar.com.tr Dünya çapında enerji tüketimi

Detaylı

AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ. Anten Parametrelerinin Temelleri. Samet YALÇIN

AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ. Anten Parametrelerinin Temelleri. Samet YALÇIN AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ Anten Parametrelerinin Temelleri Samet YALÇIN Anten Parametrelerinin Temelleri GİRİŞ: Bir antenin parametrelerini tanımlayabilmek için anten parametreleri gereklidir. Anten performansından

Detaylı

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ HAVACILIK VE UZAY BİLİMLERİ FAKÜLTESİ. Prof. Dr. Mustafa Cavcar 8 Mayıs 2013

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ HAVACILIK VE UZAY BİLİMLERİ FAKÜLTESİ. Prof. Dr. Mustafa Cavcar 8 Mayıs 2013 ANADOLU ÜNİVERSİTESİ HAVACILIK VE UZAY BİLİMLERİ FAKÜLTESİ TIRMANMA PERFORMANSI Tırmanma Açısı ve Tırmanma Gradyanı Prof. Dr. Mustafa Cavcar 8 Mayıs 2013 Bu belgede jet motorlu uçakların tırmanma performansı

Detaylı

HAREKET HAREKET KUVVET İLİŞKİSİ

HAREKET HAREKET KUVVET İLİŞKİSİ HAREKET HAREKET KUVVET İLİŞKİSİ Sabit kabul edilen bir noktaya göre bir cismin konumundaki değişikliğe hareket denir. Bu sabit noktaya referans noktası denir. Fizikte hareket üçe ayrılır Ötelenme Hareketi:

Detaylı

BĐLGĐSAYAR KONTROLLU CNC SĐSTEMĐ PC CONTROLLED CNC SYSTEM

BĐLGĐSAYAR KONTROLLU CNC SĐSTEMĐ PC CONTROLLED CNC SYSTEM BĐLGĐSAYAR KONTROLLU CNC SĐSTEMĐ PC CONTROLLED CNC SYSTEM L. Özlem KARACA, Taner AKKAN, Tolga OLCAY, Hakan ÇELĐK, Recep Can BAŞKURT, Đsmail YALÇINER, Mehmet BAYSARI Dokuz Eylül Üniversitesi Đzmir Meslek

Detaylı

RULMANLI VE KAYMALI YATAKLARDA SÜRTÜNME VE DİNAMİK DAVRANIŞ DENEY FÖYÜ

RULMANLI VE KAYMALI YATAKLARDA SÜRTÜNME VE DİNAMİK DAVRANIŞ DENEY FÖYÜ T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ RULMANLI VE KAYMALI YATAKLARDA SÜRTÜNME VE DİNAMİK DAVRANIŞ DENEY FÖYÜ HAZIRLAYANLAR Prof. Dr. Erdem KOÇ Arş.Gör. Mahmut

Detaylı

PİEZOELEKTRİK YAMALARIN AKILLI BİR KİRİŞİN TİTREŞİM ÖZELLİKLERİNİN BULUNMASINDA ALGILAYICI OLARAK KULLANILMASI ABSTRACT

PİEZOELEKTRİK YAMALARIN AKILLI BİR KİRİŞİN TİTREŞİM ÖZELLİKLERİNİN BULUNMASINDA ALGILAYICI OLARAK KULLANILMASI ABSTRACT PİEZOELEKTRİK YAMALARIN AKILLI BİR KİRİŞİN TİTREŞİM ÖZELLİKLERİNİN BULUNMASINDA ALGILAYICI OLARAK KULLANILMASI Uğur Arıdoğan (a), Melin Şahin (b), Volkan Nalbantoğlu (c), Yavuz Yaman (d) (a) HAVELSAN A.Ş.,

Detaylı

PERDE TAKMA MAKĐNESĐ GELĐŞTĐRĐLMESĐ DEVELOPING OF CURTAIN ATTACHMENT MACHINE. Danışman: Prof.Dr. Koray TUNÇALP

PERDE TAKMA MAKĐNESĐ GELĐŞTĐRĐLMESĐ DEVELOPING OF CURTAIN ATTACHMENT MACHINE. Danışman: Prof.Dr. Koray TUNÇALP PERDE TAKMA MAKĐNESĐ GELĐŞTĐRĐLMESĐ DEVELOPING OF CURTAIN ATTACHMENT MACHINE Danışman: Prof.Dr. Koray TUNÇALP Mustafa Ercan SAYILGAN, Marmara Üniversitesi-Mekatronik Öğrt. 4. Sınıf Đstanbul Özgür GÖÇEN,

Detaylı

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 11 ELEKTRİK MOTOR TORKUNUN BELİRLENMESİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 11 ELEKTRİK MOTOR TORKUNUN BELİRLENMESİ BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 11 ELEKTRİK MOTOR TORKUNUN BELİRLENMESİ TEORİK BİLGİ: BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK

Detaylı

ELEKTRİKSEL EYLEYİCİLER

ELEKTRİKSEL EYLEYİCİLER ELEKTRİKSEL EYLEYİCİLER Eyleyiciler (Aktuatörler) Bir cismi hareket ettiren veya kontrol eden mekanik cihazlara denir. Elektrik motorları ve elektrikli sürücüler Hidrolik sürücüler Pinomatik sürücüler

Detaylı

Öğr. Gör. Hakan YÜKSEL hakanyuksel@sdu.edu.tr SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ. Akademik Bilişim 2013 1

Öğr. Gör. Hakan YÜKSEL hakanyuksel@sdu.edu.tr SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ. Akademik Bilişim 2013 1 Öğr. Gör. Hakan YÜKSEL hakanyuksel@sdu.edu.tr SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ Akademik Bilişim 2013 1 İçerik Hareket Temelli İşlemler Temassız hareket algılayıcısı: Kinect Kinect Uygulamaları Kinect in getirdikleri

Detaylı

BAÇ MÜHENDİSLİK. www.bac.com.tr HIDROLIK STEWART PLATFORMU. Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit

BAÇ MÜHENDİSLİK. www.bac.com.tr HIDROLIK STEWART PLATFORMU. Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit HIDROLIK STEWART PLATFORMU Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit Makina ve Otomasyon Sanayi Ltd. Şti. İTÜ Ayazağa Kampüsü KOSGEB A Blok No: 26 Sarıyer İstanbul TURKEY 34398 Tel. +90 212

Detaylı

MEKANİZMA TEKNİĞİ (1. Hafta)

MEKANİZMA TEKNİĞİ (1. Hafta) Giriş MEKANİZMA TEKNİĞİ (1. Hafta) Günlük yaşantımızda çok sayıda makina kullanmaktayız. Bu makinalar birçok yönüyle hayatımızı kolaylaştırmakta, yaşam kalitemizi artırmaktadır. Zaman geçtikce makinalar

Detaylı

Giyilebilir Teknolojiler ve Solar Enerjili Şapka Uygulaması

Giyilebilir Teknolojiler ve Solar Enerjili Şapka Uygulaması Giyilebilir Teknolojiler ve Solar Enerjili Şapka Uygulaması 1 Necip Fazıl Bilgin, 2 Bülent Çobanoğlu and 3 Fatih Çelik 2 Faculty of Technology, Department of Mechatronic Engineering, Sakarya University,

Detaylı

TESTBOX Serisi Cihazlar ile Tarihi Bir Yapıda Kablosuz Yapısal Sağlık Takibi

TESTBOX Serisi Cihazlar ile Tarihi Bir Yapıda Kablosuz Yapısal Sağlık Takibi TESTBOX Yapısal Sağlık Takibi (SHM) Uygulamaları Uygulama Notu AN-TR-401 TESTBOX Serisi Cihazlar ile Tarihi Bir Yapıda Kablosuz Yapısal Sağlık Takibi Anahtar Kelimeler: Yapısal Sağlık Takibi, Operasyonel

Detaylı

Modüler Hibrid Enerji İstasyonu- MOHES

Modüler Hibrid Enerji İstasyonu- MOHES Modüler Hibrid Enerji İstasyonu- MOHES Modüler Hibrit Enerji istasyonu (MOHES) Sivil ve Askeri Endüstrinin bir çok alanında şebeke elektriğinden veya petrol kaynaklı diğer enerji kaynaklarından istifade

Detaylı

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması 1 Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması Arş. Gör. Murat Günaydın 1 Doç. Dr. Süleyman Adanur 2 Doç. Dr. Ahmet Can Altunışık 2 Doç. Dr. Mehmet Akköse 2 1-Gümüşhane

Detaylı

MKT5001 Seminer Programı

MKT5001 Seminer Programı MKT5001 Seminer Programı 11/6/2015, Perşembe 9:00 12:00 13:30 15:00 Fen Bilimleri Enstitüsü F17 numaralı salon 1 LAZER SINTERLEMELI YAZICILAR 9:00 9:30 M. Erdoğan ÖZALP 2 RESPONSE SURFACE METHODOLOGY 9:30

Detaylı

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü Fizik 8.01 Ödev # 8 Güz, 1999 ÇÖZÜMLER Dru Renner dru@mit.edu 14 Kasım 1999 Saat: 18.20 Problem 8.1 Bir sonraki hareket bir odağının merkezinde gezegenin

Detaylı

EES 487 YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI DÖNEM PROJELERİ 2013 Doç.Dr.Mutlu BOZTEPE 28.11.2013

EES 487 YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI DÖNEM PROJELERİ 2013 Doç.Dr.Mutlu BOZTEPE 28.11.2013 EES 487 YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI DÖNEM PROJELERİ 2013 Doç.Dr.Mutlu BOZTEPE 28.11.2013 Genel kurallar: 1. Dönem projeleri aşağıda verilen konulardan seçilecektir. Bu konular dışında proje önermek

Detaylı

Fizik 101-Fizik I 2013-2014. Dönme Hareketinin Dinamiği

Fizik 101-Fizik I 2013-2014. Dönme Hareketinin Dinamiği -Fizik I 2013-2014 Dönme Hareketinin Dinamiği Nurdan Demirci Sankır Ofis: 364, Tel: 2924332 İçerik Vektörel Çarpım ve Tork Katı Cismin Yuvarlanma Hareketi Bir Parçacığın Açısal Momentumu Dönen Katı Cismin

Detaylı

5 İki Boyutlu Algılayıcılar

5 İki Boyutlu Algılayıcılar 65 5 İki Boyutlu Algılayıcılar 5.1 CCD Satır Kameralar Ölçülecek büyüklük, örneğin bir telin çapı, objeye uygun bir projeksiyon ile CCD satırının ışığa duyarlı elemanı üzerine düşürülerek ölçüm yapılır.

Detaylı

Yaptığımız aracın yere çizilen bir çizgiyi tanıması ve bu çizgiyi takip etmesi.

Yaptığımız aracın yere çizilen bir çizgiyi tanıması ve bu çizgiyi takip etmesi. ÇİZGİ İZLEYEN ARAÇ PROJESİ: Amaç: Yaptığımız aracın yere çizilen bir çizgiyi tanıması ve bu çizgiyi takip etmesi. Kullanılan Parça ve Malzemeler: Araçta şasi olarak genelde elektronik devreleri kutulamak

Detaylı

YENİLENEBİLİR ENERJİ EĞİTİM SETİ

YENİLENEBİLİR ENERJİ EĞİTİM SETİ YENİLENEBİLİR ENERJİ EĞİTİM SETİ Yenilenebilir enerji sistemleri eğitim seti temel olarak rüzgar türbini ve güneş panelleri ile elektrik üretimini uygulamalı eğitime taşımak amacıyla tasarlanmış, kapalı

Detaylı

Onur ELMA TÜRKIYE DE AKILLI ŞEBEKELER ALT YAPISINA UYGUN AKILLI EV LABORATUVARI. Yıldız Teknik Üniversitesi Elektrik Mühendisliği

Onur ELMA TÜRKIYE DE AKILLI ŞEBEKELER ALT YAPISINA UYGUN AKILLI EV LABORATUVARI. Yıldız Teknik Üniversitesi Elektrik Mühendisliği 1 TÜRKIYE DE AKILLI ŞEBEKELER ALT YAPISINA UYGUN AKILLI EV LABORATUVARI SMART HOME LABORATORY FOR SMART GRID INFRASTRUCTURE IN TURKEY Yıldız Teknik Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Sunan Onur ELMA 2

Detaylı

NETFORM Mühendislik Makina Metal. Firma Sunumu

NETFORM Mühendislik Makina Metal. Firma Sunumu Firma Sunumu 1 NETFORM Faliyet alanı: Metal şekillendirme ve optik ölçüm sistemleri Kuruluş yılı: 2010 Yer: İzmir 2 ÜRÜNLER YAZILIMLAR HİZMETLER EĞİTİMLER 3 Ürünler Soğuk Dövülmüş Alüminyum Parçalar Soğuk

Detaylı

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ 3 NOKTA EĞME DENEY FÖYÜ ÖĞRETİM ÜYESİ YRD.DOÇ.DR.ÖMER KADİR

Detaylı

MAK-LAB007 AKIŞKAN YATAĞINDA AKIŞKANLAŞTIRMA DENEYİ

MAK-LAB007 AKIŞKAN YATAĞINDA AKIŞKANLAŞTIRMA DENEYİ MAK-LAB007 AKIŞKAN YATAĞINDA AKIŞKANLAŞTIRMA DENEYİ 1.GİRİŞ Deney tesisatı; içerisine bir ısıtıcı,bir basınç prizi ve manometre borusu yerleştirilmiş cam bir silindirden oluşmuştur. Ayrıca bu hazneden

Detaylı

BİR OFİS İÇİN TERMAL KONFOR ANALİZİNİN HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ YÖNTEMİ İLE MODELLENMESİ VE SAYISAL ÇÖZÜMÜ

BİR OFİS İÇİN TERMAL KONFOR ANALİZİNİN HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ YÖNTEMİ İLE MODELLENMESİ VE SAYISAL ÇÖZÜMÜ BİR OFİS İÇİN TERMAL KONFOR ANALİZİNİN HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ YÖNTEMİ İLE MODELLENMESİ VE SAYISAL ÇÖZÜMÜ Hazırlayan : Kadir ÖZDEMİR No : 4510910013 Tarih : 25.11.2014 KONULAR 1. ÖZET...2 2. GİRİŞ.........3

Detaylı

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI İşaret akış diyagramları blok diyagramlara bir alternatiftir. Fonksiyonel bloklar, işaretler, toplama noktaları

Detaylı

ENGELDEN KAÇARAK SESE YÖNELEN PALETLĐ ROBOT PROJESĐ ROBOTVOICETRACKTOWARDSFLEEFROM OBSTACLE. Ömer AYAN ÇANKIRI KARATEKĐN ÜNĐVERSĐTESĐ, ÇANKIRI

ENGELDEN KAÇARAK SESE YÖNELEN PALETLĐ ROBOT PROJESĐ ROBOTVOICETRACKTOWARDSFLEEFROM OBSTACLE. Ömer AYAN ÇANKIRI KARATEKĐN ÜNĐVERSĐTESĐ, ÇANKIRI ENGELDEN KAÇARAK SESE YÖNELEN PALETLĐ ROBOT PROJESĐ ROBOTVOICETRACKTOWARDSFLEEFROM OBSTACLE Ömer AYAN ÇANKIRI KARATEKĐN ÜNĐVERSĐTESĐ, ÇANKIRI Burak YENER ÇANKIRI KARATEKĐN ÜNĐVERSĐTESĐ,ÇANKIRI Ramazan

Detaylı

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi YDGA2005 - Yığma Yapıların Deprem Güvenliğinin Arttırılması Çalıştayı, 17 Şubat 2005, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara. Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

Detaylı

HAVACILIK VE UZAY MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVAR CİHAZLARI ALIM İŞİ TEKNİK ŞARTNAME. Genel Çalışma Koşulları: 0-40 C. Sıcaklık

HAVACILIK VE UZAY MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVAR CİHAZLARI ALIM İŞİ TEKNİK ŞARTNAME. Genel Çalışma Koşulları: 0-40 C. Sıcaklık HAVACILIK VE UZAY MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVAR CİHAZLARI ALIM İŞİ TEKNİK ŞARTNAME Genel Çalışma Koşulları: Sıcaklık 0-40 C Nem 80% (31 C altında) 50% (40 C da) Elektrik Teknik şartnamede listelenen CİHAZ 1-12

Detaylı

MUSTAFA KEMAL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

MUSTAFA KEMAL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MUSTAFA KEMAL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE LABORATUVARI II DENEY FÖYÜ LABVIEW PROGRAMLAMA DİLİ VE DAQ KARTI UYGULAMASI Hazırlayan Arş. Gör. Vedat YEĞİN 1. AMAÇ Bir

Detaylı

BESLEME KARTI RF ALICI KARTI

BESLEME KARTI RF ALICI KARTI BESLEME KARTI Araç üzerinde bulunan ve tüm kartları besleyen ünitedir.doğrudan Lipo batarya ile beslendikten sonra motor kartına 11.1 V diğer kartlara 5 V dağıtır. Özellikleri; Ters gerilim korumalı Isınmaya

Detaylı

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 4 (2016) 634-639 Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi Araştırma Makalesi Fotovoltaik Paneller İçin Güneş Takip Edebilen Basit Ve Ekonomik Bir Sistem

Detaylı

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METOTLAR II ZAMANA BAĞLI ISI İLETİMİ 1.Deneyin Adı: Zamana bağlı ısı iletimi. 2. Deneyin

Detaylı

Endüstriyel Sensörler ve Uygulama Alanları Kalite kontrol amaçlı ölçme sistemleri, üretim ve montaj hatlarında imalat sürecinin en önemli aşamalarındandır. Günümüz teknolojisi mükemmelliği ve üretimdeki

Detaylı

Ergonomi Uygulamaları ile Kâr Etmenin Yolları

Ergonomi Uygulamaları ile Kâr Etmenin Yolları Ergonomi ile Verimlilik Paneli Ergonomi Uygulamaları ile Kâr Etmenin Yolları Uludağ Üniversitesi Endüstri Müh. Böl. 13.05.2010 BURSA ERGONOMİ Çalışan ile teknik sistem arasındaki ilişkiyi inceleyen; bilimsel

Detaylı

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ 1.1. Giriş Kinematik, daha öncede vurgulandığı üzere, harekete sebep olan veya hareketin bir sonucu olarak ortaya çıkan kuvvetleri dikkate almadan cisimlerin hareketini

Detaylı

Dumlupınar Gaz Atomizasyonu Ünitesi

Dumlupınar Gaz Atomizasyonu Ünitesi Dumlupınar Gaz Atomizasyonu Ünitesi DPT projesi desteği ile tasalanarak kurulan gaz atomizasyon ünitesinin genel görünümü şekil 1 de verilmiştir. Dumlupınar Gaz Atomizasyon ünitesi altı ana bölümden oluşmaktadır.

Detaylı

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9B - BURULMA DENEYİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9B - BURULMA DENEYİ BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9B - BURULMA DENEYİ GİRİŞ Mekanik tasarım yaparken öncelikli olarak tasarımda kullanılması düşünülen malzemelerin

Detaylı

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM 4.1. Giriş Bir önceki bölümde, hareket denklemi F = ma nın, maddesel noktanın yer değiştirmesine göre integrasyonu ile elde edilen iş ve enerji denklemlerini

Detaylı

Makina Mühendisliği Bölümü Makine Laboratuarı

Makina Mühendisliği Bölümü Makine Laboratuarı Makina Mühendisliği Bölümü Makine Laboratuarı Reynolds Sayısı ve Akış Türleri Deneyi 1. Genel Bilgi Bazı akışlar oldukça çalkantılıyken bazıları düzgün ve düzenlidir. Düzgün akım çizgileriyle belirtilen

Detaylı

AERODİNAMİK KUVVETLER

AERODİNAMİK KUVVETLER AERODİNAMİK KUVVETLER Prof.Dr. Mustafa Cavcar Anadolu Üniversitesi, Sivil Havacılık Yüksekokulu, 26470 Eskişehir Bir uçak üzerinde meydana gelen aerodinamik kuvvetlerin bileşkesi ( ); uçağın etrafından

Detaylı

DENİZ MOTORLARI. e. Egzoz Sistemi Motor içinde yanma sonrası oluşan kirli gazların dışarı atılmasını sağlayan sistem.

DENİZ MOTORLARI. e. Egzoz Sistemi Motor içinde yanma sonrası oluşan kirli gazların dışarı atılmasını sağlayan sistem. Motorların Sınıflandırılması A. Kullandıkları Yakıta Göre; a. Benzinli b. Dizel (Mazotlu) c. Elektrikli (Akülü) B. Çalışma Prensibine Göre; a. İki Zamanlı b. Dört Zamanlı C. Soğutma Sistemine Göre; a.

Detaylı

KENDĐ KENDĐNE YOL BULAN ARAÇ

KENDĐ KENDĐNE YOL BULAN ARAÇ KENDĐ KENDĐNE YOL BULAN ARAÇ Projeyi Yapan : Selim Göksu Proje Yöneticisi : Prof. Dr. Tülay Yıldırım GĐRĐŞ Günümüzde, kullanılan bir takım araçların (evdeki robotlardan fabrikalardaki forkliftlere, sokaktaki

Detaylı

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ SANTRĠFÜJ POMPA DENEY FÖYÜ HAZIRLAYANLAR. Prof. Dr.

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ SANTRĠFÜJ POMPA DENEY FÖYÜ HAZIRLAYANLAR. Prof. Dr. T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ SANTRĠFÜJ POMPA DENEY FÖYÜ HAZIRLAYANLAR Prof. Dr. Aydın DURMUŞ EYLÜL 2011 SAMSUN SANTRĠFÜJ POMPA DENEYĠ 1. GĠRĠġ Pompa,

Detaylı

VOLÜMETRİK DEBİMETRE KDDM 2

VOLÜMETRİK DEBİMETRE KDDM 2 VOLÜMETRİK DEBİMETRE KDDM 2 Volümetrik debimetre nedir?? Fark basınç ölçümü ile hava akış verimini kontrol etmenizi sağlayan, bakım gerektirmeyen, yenilikçi bir Pnömatik otomasyon kontrol sistemidir, bu

Detaylı

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METOTLAR-II BORU ve DİRSEKLERDE ENERJİ KAYBI DENEYİ 1.Deneyin Adı: Boru ve dirseklerde

Detaylı

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 DAİRESEL HAREKET Bölüm 2 İŞ, GÜÇ, ENERJİ ve MOMENTUM

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 DAİRESEL HAREKET Bölüm 2 İŞ, GÜÇ, ENERJİ ve MOMENTUM ÖNSÖZ İÇİNDEKİLER III Bölüm 1 DAİRESEL HAREKET 11 1.1. Dairesel Hareket 12 1.2. Açısal Yol 12 1.3. Açısal Hız 14 1.4. Açısal Hız ile Çizgisel Hız Arasındaki Bağıntı 15 1.5. Açısal İvme 16 1.6. Düzgün Dairesel

Detaylı

Cobra3 lü Akuple Sarkaçlar

Cobra3 lü Akuple Sarkaçlar Dinamik Mekanik Öğrenebilecekleriniz... Spiral yay Yer çekimi sarkacı Yay sabiti Burulma titreşimi Tork Vuruş Açısal sürat Açısal ivme Karakteristik frekans Kural: Belirli bir karakteristik frekansa sahip

Detaylı

Asenkron Motor Analizi

Asenkron Motor Analizi Temsili Resim Giriş Asenkron motorlar, neredeyse 100 yılı aşkın bir süredir endüstride geniş bir yelpazede kulla- Alperen ÜŞÜDÜM nılmaktadır. Elektrik Müh. Son yıllarda, FİGES A.Ş. kontrol teknolojilerinin

Detaylı

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması Farklı sonlu eleman tipleri ve farklı modelleme teknikleri kullanılarak yığma duvarların

Detaylı

BELĐRLĐ BĐR SIKMA KUVVETĐ ETKĐSĐNDE BĐSĐKLET FREN KOLU KUVVET ANALĐZĐNĐN YAPILMASI

BELĐRLĐ BĐR SIKMA KUVVETĐ ETKĐSĐNDE BĐSĐKLET FREN KOLU KUVVET ANALĐZĐNĐN YAPILMASI tasarım BELĐRLĐ BĐR SIKMA KUVVETĐ ETKĐSĐNDE BĐSĐKLET FREN KOLU KUVVET ANALĐZĐNĐN YAPILMASI Nihat GEMALMAYAN, Hüseyin ĐNCEÇAM Gazi Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü GĐRĐŞ Đlk bisikletlerde fren sistemi

Detaylı

TÜRKİYE CUMHURİYETİ DEVLETİNİN temellerinin atıldığı Çanakkale zaferinin 100. yılı kutlu olsun.

TÜRKİYE CUMHURİYETİ DEVLETİNİN temellerinin atıldığı Çanakkale zaferinin 100. yılı kutlu olsun. Doç.Dr.Mehmet MISIR-2013 TÜRKİYE CUMHURİYETİ DEVLETİNİN temellerinin atıldığı Çanakkale zaferinin 100. yılı kutlu olsun. Son yıllarda teknolojinin gelişmesi ile birlikte; geniş alanlarda, kısa zaman aralıklarında

Detaylı

PIC 16F877A ile DA MOTOR KONTROLLÜ ROBOT UYGULAMASI DC MOTOR CONTROLLED ROBOT APPLICATION WITH USING PIC 16F877A

PIC 16F877A ile DA MOTOR KONTROLLÜ ROBOT UYGULAMASI DC MOTOR CONTROLLED ROBOT APPLICATION WITH USING PIC 16F877A PIC 16F877A ile DA MOTOR KONTROLLÜ ROBOT UYGULAMASI DC MOTOR CONTROLLED ROBOT APPLICATION WITH USING PIC 16F877A Recep AYRANCI, ÇANKIRI KARATEKĐN ÜNĐVERSĐTESĐ, ÇANKIRI Bayram BEDER, ÇANKIRI KARATEKĐN ÜNĐVERSĐTESĐ,

Detaylı

- Gerilme ve Gerinme ikinci dereceden tensörel büyüklüklerdir. (3 puan)

- Gerilme ve Gerinme ikinci dereceden tensörel büyüklüklerdir. (3 puan) MAK437 MT2-GERİLME ÖLÇÜM TEKNİKLERİ SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ I. öğretim II. öğretim A şubesi B şubesi ÖĞRENCİ ADI NO İMZA TARİH 30.11.2013 SORU/PUAN

Detaylı