5.63. YÜK KONTROLLÜ ASANSÖR ROBOT TASARIMI

Transkript

1 5.63. YÜK KONTROLLÜ ASANSÖR ROBOT TASARIMI Prof. Dr. Asaf VAROL Fırat Üniversitesi T.E.F. Elk. ve Bilg. Eğt Böl. Arş. Gör. Ferhat BAĞÇACI Fırat Üniversitesi T.E.F. Elk. ve Bilg. Eğt Böl. Özet Bu benzetim projesinde, Lego Mindstorms Robotic Invention System 2.0 seti kullanılarak, yük kontrollü asansör robot otomasyonu gerçekleştirilmiştir [1]. Bu tasarım iki kısımdan oluşmuştur. Bunlardan birincisi, yüklerin yukarı doğru taşınmasını sağlayan bir asansör sistemi, ikincisi ise bu asansörün kontrolünü sağlayan bir RCX ve motor ünitesidir. Yüklerin asansöre bırakılması ve bunların yukarı doğru taşınması, hazırlanan yazılımla birlikte sensörler aracılığı ile gerçekleştirilmiştir. Sensörler robotların dış dünyayı algılayabilmeleri için kullanılmaktadır. Robotlarda kullanılan sensörler doğal canlılardan esinlenerek tasarlanmışlardır. Örneğin kedilerin bıyıklarından esinlenerek dokunma bıyık sensörleri, yarasaların gece görüşünde kullandığı ultrasonik seslerden esinlenerek ultrasonik sensörler geliştirilmiştir. Sensörler bir dış uyarıyı; işlenebilen, ölçülebilen elektrik sinyallerine dönüştürürler. Sensörlerin verilerini kullanabilmek için her tip sensörün uygun bir arayüzle robotun kontrol ünitesine bağlanması gerekir. 2598

2 Bu uygulamada, sanayi ve inşaat sektöründeki hızlı ve teknolojik gelişmelere ayak uyduran sistemlerin, benzetiminin yapılması amaçlanmıştır. Fabrikalarda, inşaatlarda bir yerden bir yere taşımanın nasıl yapılabileceği bu çalışmanın hedefleri arasındadır. Hazırlanan sistem prototip bir uygulama olup, küçük büyüklükteki parçaların yukarı yönde naklini gerçekleştirmiş ve iyi bir performans elde edilmiştir. Yük bandı üzerinde bulunan ışık sensörü yardımıyla, asansörün üzerine konan yükü algılanmasıyla birlikte robot sistemi yukarıya doğru harekete geçmektedir. Yükün istenilen noktaya gelme anı yine sensörler aracılığı ile tespit edilerek asansör sisteminin durması sağlanmıştır. Asansör sisteminde bulunan yükün alınmasının ardından, robot aşağı yönde hareket etmekte ve bu şekilde sürekli bir yük taşıma işi yapılmaktadır. 1. Giriş Asansör robot; hazırlanan bilgisayar yazılımı ve sensörler aracılığı ile bir yükün daha üst noktalara taşınmasını sağlayan bir sistemdir. Günümüzde araştırma, eğitim, sanayi, fabrika, endüstriyel veya değişik amaçlar için robot sistemleri tasarlanmaktadır. Robot tasarımı elektronik, mekanik, bilgisayar yazılımı ve donanımını içeren birden çok konuda uzmanlık gerektirmektedir. Bu sistemler; elektronik denetleyici, iletişim sistemi, ortam duyargaları, hareket denetimi için ek devreler, yön bulucu ve bilgisayar programı ile operatör giriş/çıkış yazılımı ve donanımını içermektedir [2]. Bu çalışmada bir asansör robot tasarımı ve uygulaması yapılmıştır. Tasarlanan sistem, RCX ile kontrol edilen ve buna bağlı olarak çalışan bir asansörden oluşmaktadır. Hazırlanan sistem Resim 1 de görülmektedir. 2599

3 Resim 1: Asansör Robot Bu benzetim projesinde, teknolojik gelişmeler ışığında otomatik kontrol sistemi sağlayan bir taşıma sisteminin yükleri bir yerden başka yere taşıması amaçlanmıştır. Çalışma, robotik dersi kapsamında öğrenci uygulama projesi olarak ele alınmaktadır. Uygulama işlemi, Lego Mindstorms Robotic Inventions System 2.0 ile gerçekleşmiştir. 2. Kullanılan Robot Seti Bu robot seti ile farklı otomasyon sistemlerinin tasarımı yapılabilir [3]. Bu set 717 lego parçası, 2 motor, 2 dokunmatik algılayıcı, 1 ışık algılayıcı ve de 1 kızılötesi vericiden oluşmaktadır. Setin tüm lego parçaları Resim 2 de görülmektedir [1]. 2600

4 Resim 2 Lego Parçaları Setin minimum sistem gereksinimi Tablo 1 de sunulmuştur. Tablo 1 - Lego Mindstorms Robotic Inventions System 2.0 için minimum sistem gereksinimi İşletim Sistemi Windows 98 CPU Pentium II 233 Mhz RAM 32 MB Disk Alanı 115 MB Mouse Windows uyumlu Ses Sound Blaster 16 CD-ROM hızı 8X Video gösterimi 4 MB RAM Renk 16bit Modem 28.8KBPS İnternet Tarayıcı Internet exp. 2601

5 2.1. RCX (Mikrobilgisayar) Hazırlanan otomasyon sisteminin çalışması için kullanılan mikrobilgisayardır. Hazırlanan program bu mikrobilgisayarın hafızasında saklanır ve mikrobilgisayar, 5 ayrı programı hafızasında saklama özelliğine sahiptir. Motorların çalışması ve ilgili sensörlerin takılması için 3 adet port bulunmaktadır [1]. Resim 3 RCX Ünitesi 2.2. Motor Montajı yapılan otomasyon sistemlerinin hareketleri için gerekli olan makinelerdir [1]. Resim 4 Motor Ünitesi 2602

6 2.3. Dokunmatik Sensör ve Işık Sensörü RCX, çevresindekileri algılayabilmek ve motorları harekete geçirebilmek için gerekli işaretleri sensörler sayesinde alır. Bu sensörler dokunmatik ve ışık sensörleridir. Mindstrom Lego Seti nde dokunmatik ve ışık sensörleri bulunmaktadır [3]. Resim 5 -Dokunmatik ve Işık Sensörü 2.4. USB IR Tower RCX e programını yüklemek için özel kızılötesi vericiler kullanılır. Gerçekleştirilen projeler tamamen bilgisayardan bağımsız olarak çevreyle iletişim kurabilir [1]. Resim 6 USB IR Tower 2.5. Projede Kullanılan Malzemeler Kullanılan malzemeler aşağıda Tablo 2 de belirtilmiştir. 2603

7 Tablo 2.Projede kullanılan malzemeler RCX 2.0 Kontrol Cihazı Motor Çark Işık Sensörü Ana Bağlantı Parçaları Bağlantı Direkleri Ara Bağlantı Parçaları 6x1 Ara Parça 10x1 Ara Parça 8x2 Ara Parça 10x2 Ara Parça 8x1 Ara Parça 4x2 Ara Parça 2x1 Ara Parça 1x4 Ara Parça 1x8 Ara Parça Bağlantı Kabloları Yazılım Yükleme Parçası 1 Adet 2 Adet 6 Adet 2 Adet 8 Adet 12 Adet 38 Adet 6 Adet 4 Adet 12 Adet 3 Adet 7 Adet 10 Adet 8 Adet 4 Adet 8 Adet 2 Adet 1 Adet 2604

8 2.6. Uygulamada Kullanılan Parçalar Asansör robot otomasyonunu gerçekleştirmek için lego parçaları ve bunlarla birlikte kullanılan setin diğer tüm elemanları aşağıda sıra ile görülmektedir. Resim 7. Uygulama Parçaları Resim 8. Işık sensörü Resim 9. RCX 2.0 Ünitesi 2605

9 Resim 10. motor ünitesi Resim 11. Dişliler ve Bağlantı Çubukları Resim 12. Küçük parçalar ve eklem noktaları 3. Sistem Tasarımı Projenin montajında öncelikle birçok lego parçası birleştirilerek aracın yük konulacak kısmı oluşturulmuş ve sensör bağlantısı yapılmıştır [4]. 2606

10 Resim 13. Asansör ve sensör bağlantısı Robot setinin asansör kısmı oluşturulduktan sonra, bu bölümü kontrol edecek olan RCX(mikroişlemci) ve motor kısmı oluşturulmuştur [4]. Resim 14. Motor kısmı oluşumu Motor kısmının asansörle bağlantısını sağlayacak olan dişliler sete monte edilmiştir (Resim 14). Resim 15. Gövdeye dişli montajı 2607

11 Daha sonra hazırlanan sete, USB IR Tower cihazı ile yazılım yüklenmiş olan RCX ünitesi set üzerinde uygun yere aşağıdaki gibi yerleştirilmiştir [4]. Resim 16. RCX Ünitesinin montajı Işık sensörü ve motor bağlantıları yapıldıktan sonra robot setine aşağıdaki son hali kazandırılmıştır [4]. Resim 17. Asansör Robot Hazırlanan asansör ve kontrolü sağlayacak olan RCX ünitesi tahta parçalarından oluşturulmuş düzeneğe aşağıda görüldüğü gibi 2608

12 yerleştirilmiştir. Böylelikle asansör robotu çalışmaya uygun hale getirilmiştir [4]. Resim 18. Asansör Robot 3.1. Asansör Sisteminin Çalışma Algoritması A ve C motoru dursun. Asansör yük konuluncaya kadar beklesin 1. Işık sensörü cismi algıladığında A ve C motoru çalışsın. Asansör yukarı doğru hareket etsin. 2. sensör asansörü algıladıktan sonra A ve C motoru, 1. Sensör yükün alındığını algılayıncaya kadar dursun. 1. sensör yükün alındığını algıladıktan sonra A ve C motorları çalışsın. Asansör aşağıya doğru hareket etsin. 2609

13 3.2. Yazılım Programının Algoritması - Asansör [ Işık sensörü cismi algılayıncaya kadar motorlar dursun. ] - Şartlı Döngü1 [ Işık sensörü yükün bırakıldığını algılayınca, 2. sensör asansörü algılayıncaya kadar asansör yukarı çıksın. ] - Şartlı Döngü2 [ 1. sensör yükün alındığını algılayıncaya kadar A ve C motorlarını dursun. ] [ 2610

14 A ve C motorlarını çalışsın ve Asansör aşağıya doğru hareket etsin. ] 3.3. Yazılım Programının Hazırlanması 1 2 Resim 19- Program Blokları 1. Program Bloğu: A ve C motorları asansöre herhangi bir yük konuluncaya kadar hareketsiz olarak beklemektedir [4]. 2. Program Bloğu: Bu blokta ise asansöre yerleştirilmiş olan 1. sensör yükü algıladıktan sonra, A ve C motorları harekete geçerek yükü yukarı doğru hareket 2611

15 ettirmektedir ve 2. sensör asansörü algılayıncaya kadar bu işlem devam etmektedir. 2. sensör asansörü algıladıktan sonra sistem yük alınıncaya kadar bekleyecektir. Yani 1. Sensör yükün alındığını algılayıncaya kadar A ve C motorları duracaktır [4]. Yük alındıktan sonra asansör A ve C motorlarının ters yönde çalışması ile aşağıya doğru hareket edecektir [4] Robotların Çalışma Görüntüleri Lego mindstorms seti ile hazırlanmış olan asansör robot üzerine yük konulduktan sonra ışık sensörü yükü algılayacak ve yukarıya doğru harekete geçecektir. Resim 20 Yükün algılanması Asansör robot yükü algıladıktan sonra yukarı yönde hareket ederek yükü istenilen noktaya çıkaracaktır. Resim 21 de asansör robotun bu işlemi gerçekleştirme anındaki bir görüntüsü verilmiştir [4]. 2612

16 Resim 21 Yükün hareketi Robot sisteminin tepe noktasında bulunan ışık sensörü aracılığı ile asansör yukarıya tam olarak çıktığı anda hareketi sona erecek ve asansör yük alınıncaya kadar bekleyecektir. Bu işlem Resim 22 de görülmektedir. Resim 22 Asansörün bekleme anı 2613

17 Asansör robot yükün alınması ile birlikte ilk konumunu almak üzere aşağıya doğru harekete geçecektir. Resim 23 de asansör sisteminin aşağı yönde hareketi görülmektedir [4]. Resim 20 Aşağıya hareket 4. Sonuç Bu proje ile üzerinde çeşitli sensörler bulunan ve bu senörler yardımı ile yüklerin yukarı yönde taşınmasını sağlayan bir asansör robot benzetimi gerçekleştirilmiştir. Günümüz teknolojileri ışığında hızla gelişen robotik bilimi ve hizmetleri insan hayatını oldukça kolaylaştırmaktadır. Gerçekleştirilen bu yük kontrollü asansör robot tasarımının, günlük hayatta çeşitli hizmetlerde prototipleri yapılabilir. Bu proje sayesinde, öğrenci ve uygulayıcı, temel otomasyon sistemlerinin çalışma yöntemlerini öğrenmiş olabilecektir. Kendi düşüncelerinin uygulamasını ortaya koymak, öğrencilerimizin kendilerine güvenini artıracaktır. 2614

18 2615

19 5. Kaynaklar [1] Lego.com Mindstorms Inventions, [2] VAROL, A. Robotik, Milli Eğitim Basımevi, İstanbul, 2000 [3] Lego Mindstorm Masterpieces.pdf, [4] Varol A., Bağçacı F., Güvenç A., Kurt S., Karagülle A., Ataş Y.: Yük Kontrollü Asansör Robot Tasarımı Projesi, F.Ü. T.E.F. Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü, Robotik Dersi, Proje No:2007/5 2535