T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi. Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ROBOT KOLU DENETİMİ

T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ROBOT KOLU DENETİMİ 210197 Abdullah YARIMBAŞ 210283 Ali ŞİMŞEK Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ Mayıs 2013 TRABZON

T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ROBOT KOLU DENETİMİ 210197 Abdullah YARIMBAŞ 210283 Ali ŞİMŞEK Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ Mayıs 2013 TRABZON

LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU 210197 Abdullah YARIMBAŞ, 210283 Ali ŞİMŞEK tarafından Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ yönetiminde hazırlanan Robot Kolu Denetimi başlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir. Danışman Doç.Dr.H.İbrahim : OKUMUŞ 1 Jüri Üyesi Prof. : Dr. A. Sefa AKPINAR 2 Jüri Üyesi Prof. : Dr. İ. Hakkı ALTAŞ Bölüm Başkanı Prof. : Dr. İ. Hakkı ALTAŞ ii

ÖNSÖZ Projemizin tamamlanması esnasında bize yardımlarını esirgemeyen sınıf arkadaşlarımıza, yapımında teçhizat konusunda yardımcı olan elektrik laboratuarı sorumlusu Sayın Yüksel SALMAN a, projemizin son halini almasında yol gösterici olan kıymetli hocamız Sayın Halil İbrahim OKUMUŞ a şükranlarımızı sunmak istiyoruz. Ayrıca bu çalışmayı destekleyen Karadeniz Teknik Üniversitesi Rektörlüğü ne Mühendislik Fakültesi Dekanlığına ve Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölüm Başkanlığına içten teşekkürlerimizi sunarız. Her şeyden öte, eğitimimiz süresince bize her konuda tam destek veren ailelerimize ve bize hayatlarıyla örnek olan tüm hocalarımıza saygı ve sevgilerimizi sunarız. Mayıs, 2013 Abdullah YARIMBAŞ Ali ŞİMŞEK iii

İÇİNDEKİLER Sayfa No Lisans Bitirme Projesi Onay Formu.. ii Önsöz... iii İçindekiler.. iv Özet... vi Şekiller Dizini... vii Tablolar Dizini.. ix Semboller ve Kısaltmalar... x 1. GİRİŞ...... 1 1.1. Servo Motorlar... 2 1.2. Kullanılan Servo Motorların Özellikleri... 3 1.3. Sürekli Mıknatıslı Doğru Akım Motorları 6 1.4. Optik Sensör. 7 1.5. Çift Kontaklı Röle. 8 1.6. AL5D Robot Kolunu Oluşturan Elemanlar... 9 1.6.1. Ana Döndürme Mekanizması ( Omuz). 9 1.6.2. Tutucu... 10 1.6.3. Kontrol Ünitesi Bağlantı Kablosu 11 1.7. SSC-32 Denetleyici Kart.. 11 1.8. Yazılım. 13 2. RIOS. 15 2.1. SSC-32 Kontrol Kartı Yapılandırması.. 15 2.2. Robot Kolunun Eklem Servolarının Açılarının Ayarlanması... 16 2.2.1. Tabanın Yapılandırılması.. 17 2.2.2. Omuzun Yapılandırılması. 17 2.2.3. Dirseğin Yapılandırılması. 17 2.2.4. Bileğin Yapılandırılması... 18 2.2.5. Tutucunun Yapılandırılması. 18 iv

2.3. Kol Geometrisinin Yapılandırması. 18 2.4. Yerçekimi Dengeleme. 20 2.5. Hareket Modülü... 20 2.6. Bilgilerin Depolanması 21 2.7. Analog Girişler. 22 2.7.1. Giriş Eylemleri. 23 2.8. Bir Proje Veya Diziyi Oynatma.. 24 2.9. Çıkış seçenekleri.. 25 2.10. Dizi Listesi. 26 2.10.1. For-Next Döngüsü. 27 2.10.2. If-Break Yapısı.. 28 2.10.3. If-Else-Endif Yapısı.. 29 2.10.4. Do-While Döngüsü 30 2.11. Gelişmiş Ayarlar 30 2.11.1. İnterpolasyon. 31 2.11.2. Giriş/Çıkış. 32 2.11.3. Hızlanma 32 2.11.4. Genel Hız 32 2.12. Proje Modülü. 32 3. ROBOT KOL KONTROLLÜ MATKAP... 33 3.1. Ahşap Haznesi. 34 3.2. Matkap Bölümü... 34 3.3. Taşıyıcı Bant 35 3.4. Kontrol Kartı 35 3.5. Program Akışının Oluşturulması. 37 SONUÇLAR... 38 KAYNAKLAR.... 39 EKLER.... 40 ÖZGEÇMİŞLER... 41 v

ÖZET Ahşap parçaları delmek amacıyla robot kol denetimi gerçekleştirilmiştir. Projede bu amaçla dört serbestlik derecesine sahip Lynxmotion firmasına ait AL5D robot kolu kullanılmış ve RIOS yazılımı ile denetlenmiştir. Bu işlem için çevre birimi olarak matkap kullanılmıştır. Matkabın hareketi robot kolun çıkış birimleri tarafından kontrol edilmiştir. Matkap z ekseninde hareket ederek delme işlemini gerçekleştirmektedir. Geri bildirim olarak robot kolun giriş birimi kullanılmıştır. Robot kol, malzemenin yerleştirilmesini, delme işleminden sonra parçayı yerine koymasını, giriş ve çıkışları kontrol ederek sistemin düzenli ve otomatik olarak işlemesini sağlamaktadır. Robot kolun işleyeceği parçaları üzerinde bulunduran ahşap haznesi, delme işleminin gerçekleştiği matkap bölümü ve işlenmiş parçaları istenen yere götüren taşıyıcı bant tasarlanmıştır. Ayrıca sistemin bölümleri arasındaki düzeni ve denetimi sağlayan kontrol devresi tasarlanmıştır. Robotun bütün bu işlemleri yapması için RIOS üzerinden gerekli programlamalar yapılmıştır. vi

ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa No Şekil 1.1. Servo motorun iç yapısı 3 Şekil 1.2. Sürekli mıknatıslı DA makinenin eşdeğer devresi...6 Şekil 1.3. CNY 70 optik sensörünün eşdeğer devresi...8 Şekil 1.4. Çift kontaklı rölenin iç bağlantı şeması...9 Şekil 1.5. Ana döndürme mekanizması (omuz)...10 Şekil1.6. Tutucu...11 Şekil 1.7. Kontrol ünitesi bağlantı kablosu...11 Şekil 1.8. SSC-32 denetleyici...12 Şekil 2.1. Servo motorların açılarını gösteren izleme ve kontrol çubukları...16 Şekil 2.2. Robot kolun eksenel hareket kontrolünün yapıldığı arayüz...19 Şekil 2.3. Hareket modülü...20 Şekil 2.4. (a) XYZ hareketi (b) Uzaklık, Y ve taban açısı hareketi (c) Karma hareketi...21 Şekil 2.5. Analog girişler...22 Şekil 2.6. Buton yardımıyla giriş sinyalinin verilmesi...23 Şekil 2.7. Analog verinin girişe aktarılması...24 Şekil 2.8. Oynatma modülü...25 Şekil 2.9. Çıkış seçenekleri...26 Şekil 2.10. Dizi listesi oluşturulan bölüm...27 Şekil 2.11. For-Next döngüsü oluşturulan arayüz...27 Şekil 2.12. If-Break döngüsü oluşturulan arayüz...28 vii

Şekil 2.13. If-Else-Endif döngüsü oluşturulan arayüz...29 Şekil 2.14. Do-While döngüsü oluşturulan arayüz...30 Şekil2.15. Gelişmiş ayarlar arayüzü...31 Şekil 3.1. Çalışma ortamının görünüşü ve ara birimlerin yerleşimi...33 Şekil 3.2. Sistem veri akışı blok diyagramı...34 Şekil 3.3. Harici motorlar ve girişler için tasarlanan kontrol kartı...36 Şekil 3.4. Sensör devresi...37 viii

TABLOLAR DİZİNİ Sayfa No Tablo 1.1. Çalışma takvimi...2 Tablo 1.2. HS 475 HB servo motorun özellikleri...3 Tablo 1.3. HS 322 HD servo motorun özellikleri...4 Tablo 1.4. HS 645 MG servo motorun özellikleri...4 Tablo 1.5. HS 755 HB servo motorun özellikleri...5 Tablo 1.6. HS 805 BB servo motorun özellikleri...5 Tablo 2.1. SSC 32 servo bağlantı uçları...16 ix

SEMBOLLER VE KISALTMALAR V A ma DA us ms s NO NC COM g kg mm cm f A K E C rpm : Volt : Amper : Miliamper : Doğru Akım : Mikro saniye : Milisaniye : Saniye : Normalde Açık : Normalde Kapalı : Ortak uç : Gram : Kilogram : Milimetre : Santimetre : Frekans : Anot : Katot : Emitör : Kollektör : Dakikadaki Devir Sayısı x

1. GİRİŞ Bilgisayar sistemlerinin sanayiye girmesiyle birlikte endüstriyel otomasyon sistemleri de hızla gelişmiştir. Otomasyonun yaygın olarak kullanıldığı ortamlarda, özellikle fabrikalarda robotlar, her alanda etkin bir kullanıma sahiptir. Her geçen gün artan robot kullanımı malzeme taşınması, paketleme, yapıştırma, kaynak yapma, boyama ve montaj gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Robotlar üretim süresini azaltmak, standart ve seri üretim sağlamak, insan hayatına zarar verebilecek ve çalışmanın zor olduğu yerlerde iş yapabilmek için geliştirilmiştir. Robotların sanayide kullanılmasıyla birlikte insan gücüne olan ihtiyaç azalmış, iş gücü açığı ortadan kaldırılmıştır. Robot kullanımı yakın gelecekte artarak devam edecek ve üretim insandan bağımsız kontrol edilebilen sistemler haline gelecektir. Sanayide kullanılan robot kolların birçoğu elektrik motorları ile hareket ettirilmektedir. Elektrik motorları arasında kontrolü kolay ve momenti yüksek olan servo motorlar kullanılır. Bu motoru kontrol etmek ve robot kolun hareketini belirli bir düzen içinde sürdürmek için robot sürücüler kullanılır. AL5D robot kolu hareketini servo motorlar yardımıyla sağlamaktadır. Kontrolü SSC32 sürücü kartı ile yapılmaktadır. Çevre birimlerinin kontrolü, RIOS üzerinden belirlenen akış içersinde sensör verileri de kullanılarak bu kart üzerinden yapılacaktır. Robot kol ile ahşap parçalarını delme işleminin gerçekleştirilmesi Tablo 1.1 de gösterilen takvim çerçevesinde gerçekleştirilmiştir.

Tablo 1.1. Çalışma takvimi Konu Başlama Tarihi - Bitirme Tarihi ŞUBAT MART NİSAN MAYIS Robot kolun kalibrasyonu 18.02.2013 02.03.2013 Malzemelerin temini 23.02.2013 09.03.2013 Matkap bölümü, ahşap haznesi ve taşıyıcı bant 02.03.2013 12.04.2013 yapımı Kontrol kartı baskı devresi 01.04.2013 19.04.2013 yapımı Bağlantıların yapımı 12.04.2013 02.05.2013 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Yazılım oluşturulması Bitirme kitapçığının hazırlanması 03.05.2013 17.05.2013 10.05.2013 24.05.2013 1.1. Servo Motorlar Robot kol uygulamalarında en çok kullanılan makine servo motorlardır. Servo motorlar özel yapıya sahiptir. Geniş anlamda, bir sürücünün tanımında servo kelimesi bulunuyorsa, bunun anlamı, sürücünün spesifik olarak kapalı döngülü ya da geri beslemeli kontrol için (hız ya da konum kontrolü) tasarlanmış olduğudur [1]. Servo motorların içersinde DC veya AC motor vardır. Motora bağlı dişili sistemiyle tork artırılarak dış ortama aktarılır. Dışa aktarılan hareketin konumunu belirlemek için dişiliye bağlı geri besleme sistemi kullanılır. Şekil 1.1 de küçük güçlü bir servo motorun iç yapısı gösterilmiştir. Servolarda kullanılan motorlar DC, AC, 3 fazlı veya fırçasız yapıda olabilmektedir. AL5D robot kolunda DC servo motor kullanılmaktadır. Kırmızı, siyah ve sarı renkte olmak üzere üç adet kablosu bulunmaktadır. Kırmızı olan pozitif gerilim olup 4,8-6V gerilimlerde çalışmaktadır. Siyah nötr uçtur. Sarı kablo ise kontrol ucudur. Sarı bağlantı kablosunda 2

belirli periyotlarda belirli genişliklerde darbeler gönderilir. Darbenin genişliğine göre servo motor konumunu belirler. 1ms lik darbe servo motora 0 o lik bir açı yaptırırken 2ms lik darbe 180 o lik açı yaptırır. 1 ile 2 ms arasındaki sürelerde 0 o ile 180 o arasındaki açılara oransal olarak karşılık gelir. Şekil 1.1. Servo motorun iç yapısı 1.2. Kullanılan Servo Motorların Özellikleri Tablo 1.2 de özellikleri gösterilen HS 475 HB servo motoru robot kolun taban hareketini sağlamaktadır. Dairesel hareket ettiği için çok fazla tork gerektirmez. Tablo 1.2. HS 475 HB servo motorun özellikleri HS 475HB 4,8V 6V Tork 4.39 kg-cm 5.47 kg-cm Hız 0.23 sec/60 0.18 sec/60 Ağırlık 40.0 g Boyut 38.6 x 19.6 x 35.8 mm Dönme 200 Miktarı Darbe 20 ms Periyodu Darbe 900-2100 µs Genişliği Dişli Tipi Plastik Fiyatı 27.95 USD 3

Tablo 1.3 de özellikleri gösterilen HS 322 HD servo motoru robot kolun cisimleri tutması için geliştirilen tutucu kıskaç için kullanılmaktadır. Tutma işlemini gerçekleştirdiği için çok fazla tork gerektirmez. Tablo 1.3. HS 322 HD servo motorun özellikleri HS 322HD 4,8V 6V Tork 3.00 kg-cm 3.70 kg-cm Hız 0.19 sec/60 0.15 sec/60 Ağırlık 43.0 g Boyut 39.9 x 19.8 x 36.3 mm Dönme - Miktarı Darbe 20 ms Periyodu Darbe 900-2100 µs Genişliği Dişli Tipi Plastik Fiyatı 9.99 USD Tablo 1.4 de özellikleri gösterilen servo motor robot kolun bilek kısmını kontrol eder. Yükün ağırlığını taşıması için tutucu kıskaçtan daha fazla torka ihtiyaç duyar. Tablo 1.4. HS 645 MG servo motorun özellikleri HS 645MG 4,8V 6V Tork 7.7kg.cm 9.6kg.cm Hız 0.24sec/60 o 0.2sec/60 o Akım (Boşta) 8.8mA 9.1mA Akım 350mA 450mA (Yükte) Ağırlık 55.2g Boyut 40.6x19.8x37.8mm Dönme 200 o Miktarı Darbe 20 ms Periyodu Darbe 1500-1900 µs Genişliği Dişli Tipi Metal Fiyatı 31.49 USD 4

Tablo 1.5 de özellikleri gösterilen servo robot kolun dirsek kısmını kontrol eder. Hem yükün hem de tutucunun ağırlığını kaldırdığı için bilek kısmındaki servodan daha fazla torka ihtiyaç duyar. Tablo 1.5. HS 755 HB servo motorun özellikleri HS 755HB 4,8V 6V Tork 8.8kg.cm 10.5kg.cm Hız 0.28sec/60 o 0.23sec/60 o Akım (Boşta) 8mA 9mA Akım 230mA 250mA (Yükte) Ağırlık 110g Boyut 59x29x50mm Dönme 200 o Miktarı Darbe 20 ms Periyodu Darbe 1500-1900 µs Genişliği Dişli Tipi Sıkıştırılmış Reçine Fiyatı 26.99 USD Tablo 1.6 da özellikleri gösterilen servo omuz kısmında bulunur. Dirsek, bilek, tutucu ve yükü taşıması gerektiğinden en fazla torka ihtiyaç duyan servodur. Tablo 1.6. HS 805 BB servo motorun özellikleri HS 805BB 4,8V 6V Tork 19.8kg.cm 24.7kg.cm Hız 0.19sec/60 o 0.14sec/60 o Akım (Boşta) 8mA 9mA Akım 700mA 700mA (Yükte) Ağırlık 152g Boyut 66x30x57.6mm Dönme 200 o Miktarı Darbe 20 ms Periyodu Darbe 1500-1900 µs Genişliği Dişli Tipi Sıkıştırılmış Reçine Fiyatı 39.99USD 5

Robot kolun hareketinin konumunu en az hatayla bulabilmesi için kapalı çevrim kontrol gerekmektedir. Servo motorlarda bu geri bildirim resolver, encoder ve potansiyometre ile yapılabilir. Kullanmakta olduğumuz robot koldaki servo motorlarda potansiyometre ile geri besleme yapılmaktadır. Servo motorun konum bilgisini ölçmede en basit yöntemlerden biridir. Motorun miline direk ve dairesel olarak bağlanan potansiyometreler hareketin konumuna göre gerilim üretir. Bu sistemin en büyük avantajı boyutlarının ve ağırlığının oldukça az olmasıdır. Bu sayede kolun hareketi için ekstra güce ihtiyaç kalmaz. Ancak bu sistemde mekanik olarak sürtünme olmakta bu yüzden çok uzun ömürlü olmamaktadır. 1.3. Sürekli Mıknatıslı Doğru Akım Motorları Sürekli mıknatıslı motorlarda klasik DA makinelerinden farklı olarak uyartım kutupları kalıcı mıknatıslardan yapılmıştır. Gerekli manyetik alanı üretmek için harici bir uyartım kaynağına olan ihtiyaç kalkar. Böylece uyartımda meydana gelen güç kayıpları da önlenmiş olur. Harici uyartımlı emsallerine göre daha yüksek verime sahiptirler. Ayrıca daha az malzeme kullanıldığı için daha az yer kaplarlar. Fakat bu motorlarda endüvi reaksiyonu etkisi fazladır ve imal edilirken endüvi reaksiyonunun etkileri en aza indirilmelidir. Sürekli mıknatıslı bir doğru akım motorunun rotoru üzerinde kolektör ve fırça bulunan klasik DA motorlarıyla aynıdır. Kalıcı mıknatıs kutuplar dış gövdenin iç kısmına sabitlenmiştir. Sürekli mıknatıslı DA makinenin eşdeğer devresi Şekil 1.2 de görüldüğü gibi olup serbest uyartımlı makineye benzer, sadece uyartım sargısı bağlantısı yoktur. Şekil 1.2. Sürekli mıknatıslı DA makinenin eşdeğer devresi 6

Bir DA motorda zıt emk, (1.1) Sürekli mıknatıslı DA makinelerde akısı sabit olduğundan (1.2) olarak tanımlanır. Motora uygulanan terminal gerilimi (1.3) olur. Motor endüvisinde üretilen güç ve moment (1.4) (1.5) olur [2]. 1.4. Optik Sensör Cisimlerin varlığını ve hareketini elektronik cihazlara aktarmak için optik sensörler oldukça sık kullanılmaktadır. Optik çift olarak da kullanılan, alıcı ve vericiden oluşan yapıdaki optik sensörler cisimlerin varlığını, konumunu, rengini ve hareketini kolaylıkla tespit ederler. Optik çiftlerin üzerinde bulunan optik verici foton yayarak karşısında buluna nesnelere gönderir. Nesnelere çarpan foton belirli bir kırılma ve açıyla yansımaya uğrar. Bu fotonlardan bazıları sensöre tekrar döner. Optik çift üzerinde bulunan alıcı göz bu fotonları tespit ettiğinde fotonun yoğunluğuna bağlı olarak üzerinden akım geçirmeye başlar. Bu akım elektronik devrelerle kolaylıkla işlenerek gerekli veri alımını sağlar. 7

Şekil 1.3. CNY 70 optik sensörünün eşdeğer devresi Piyasada kolayca bulunan ve oldukça işlevsel bir optik sensör olan CNY 70 cisimlerin varlığının tespitinde ve renk kontrastına göre ayırt etmede sıkça kullanılmaktadır. Algıladığı verileri analog olarak tespit eder. Üzerinde bulunan verici kızılötesi olarak çalışmaktadır. Bu sayede dış ortam ışıklarının sisteme etkisini en aza indirir. Anot ve katot uçlarına gerilim uygulandığında dışarıya kızıl ötesi ışık yayar. Yaydığı ışık önünde bulunan cismin rengine göre geri yansır. Koyu renkli cisimlere çarpan foton cisim tarafından absorbe edilir. Şekil 1.3 de eşdeğer devresi görülen CNY 70 in alıcı gözüne herhangi bir foton gelmediğinden C ve E uçları arasından herhangi bir akım geçmez. Eğer sönsörün önüne açık renkli bir cisim yerleştirilirse bu sefer cisim üzerinden yansıyan fotonlar alıcı tarafından tespit edilir, C ve E uçlarından akım geçer. Eğer optik sensörün önüne herhangi bir cisim konulmaz ise kızılötesi ışık etrafa yayılır ve alıcıya yansımadığı için koyu renkli cisimde olduğu gibi alıcı tıkamaya giderek üzerinden akım geçirmez. 1.5. Çift Kontaklı Röle Röleler, devre üzerinde anahtarlama görevi yapan elektromekanik bir elemandır. İçinde mekanik anahtarlamayı sağlayan bobin bulunmaktadır. Enerjilendiğinde manyetik olarak kontakları açar veya kapatır. Çift kontaklı röleler diğerlerinden farklı olarak üzerinde 2 kontak bulundurur. Anahtarlama sağlandığında iki kontak aynı anda açılır veya kapanır. 8

Şekil 1.4 de gösterilen çift kontaklı röle üzerinde 8 adet pin bulunmaktadır. 2 şer adet NO, NC ve COM pinleri bulunur. 1 ve 16 numaralı uçlar enerjilenmediği sürece 8 ve 9 NO pinleri iletimde değildir. Buna karşın 6 ve 11 NC pinleri iletimdedir. 1 ve 6 pinleri enerjilendiğinde durum tersine döner. İletimde olanlar kesime, kesimde olan pinler iletime geçer. Şekil 1.4. Çift kontaklı rölenin iç bağlantı şeması Projede kullanılan röle 5V ile anahtarlama sağlamaktadır. Kontak uçları en fazla 24V ve 2A lik bir kapasiteye sahiptir. 1.6. AL5D Robot Kolunu Oluşturan Elemanlar AL5D robot kolu doğruluğu yüksek ve tekrarlanabilir hareketleri hızlı bir şekilde yapmaya olanak sağlar. Dönme hareketi yapan tabanı üzerinde tek düzlem hareketleri sağlayan omuz bulunur. Dirsek, işlevsel bir tutucu ve dönme hareketleri yapabilen bir bilek mevcuttur. Robot kolun tüm mafsalları alüminyumdan yapılmıştır. Alüminyum hafif olması sebebiyle robot hareketlerinde kolaylık sağlar. Özel enjeksiyon kalıp parçaları, hassas lazer kesim lexan bileşenler, alüminyum köşebentler kullanılmıştır. Mafsal hareketleri kol üssü, omuz, dirsek, bilek ve kıskaçta servo motorlarla sağlanmıştır. 1.6.1. Ana Döndürme Mekanizması ( Omuz) Ana döndürme motoru üzerine monte edilen diğer parçaların dairesel olarak dönmesini sağlar. 2,5 kg a kadar rahatlıkla döndürebilir. Robotun omuz kısmını oluşturduğundan sağlam yapılıdır ve yüksek torklu motorlar kullanılmıştır. Sürtünmeyi azaltmak için içersinde 5 tane 6 mm rulman bulunmaktadır. Ultra güçlü ABS plastikten 9

yapılmıştır. HS-422, HS-485 ve HS-645 motorları için uygundur. Şekil 1.5 döndürme mekanizmasını göstermektedir. Yatayda ve dikey olarak montaj edilebilir. İki tane HS-422 servo motor içerir. Üzerine başka düzeneklerin monte edilmesi için gerekil tertibat mevcuttur. İlk servo dönel hareketi ikinci servo kaldırmayı sağlar. robotun diğer elemanları ve kaldırılan cismin ağırlığı bu motorların üzerine bineceğinden yüksek torklu seçilirler. Şekil 1.5. Ana döndürme mekanizması (omuz) 1.6.2. Tutucu 2 servo motorla çalışır. Birinci servo tutucunun açılıp kapanma hareketi yaparak tutma bırakma işlemi için kullanılmaktadır. İkinci motor tutma ucunun eksenel hareketini sağlar. Bu motorla tutucu yukarı aşağı yönde hareket ederek kıskaç için farklı tutma açıları oluşturur. Tutucu için HS-475HB servoları kullanılmıştır. Bu yapıların tümü robotun bilek kısmını oluşturur. Bilek ve tutucu yapısı Şekil 1.6 de görülmektedir. 10

Şekil 1.6. Tutucu 1.6.3. Kontrol Ünitesi Bağlantı Kablosu Servolarla kontrol ünitesi arasındaki bağlantı kablosudur. Üç iletim yolundan oluşur. Şekil 1.7 de gösterilen kabloda siyah kablo toprak, kırmızı kablo +Vcc olup 4,8 ve 6 volt arasındadır. Sarı veya beyaz kablo kontrolü sağlar. Şekil 1.7. Kontrol ünitesi bağlantı kablosu 1.7. SSC-32 Denetleyici Kart SSC-32 servo kontrolü sağlayan en uygun ve yüksek çözünürlüklü donanımlardan biridir. Tam pozisyonlama için yüksek çözünürlüğe (1uS) sahiptir. Son derece düzgün ve 11

pürüzsüz hamlelere olanak sağlar. Yaklaşık 180 o yi 0,50-2,50mS aralığında gerçekleştirir. Hız kontrolünü, zamanlı hareketi veya bir kombinasyonu anında cevaplayabilir. Bir grup hareketini sağlarken servoların farklı uzunlukta hareket etmeleri ya da farklı zamanlarda başlayıp durmaları gerekse bile buna olanak sağlar. Bu çok servolu robotlarda kompleks yürüyüşler yapmak için güçlü bir özelliktir. Servoların konumu ve hareketlerini ana bilgisayara geribildirim sağlamak için kullanılabilir. Servonun herhangi bir çıkışı TTL seviye çıkışı gibi kullanılabilir. 4 dijital girişi vardır. Analog giriş içinde kullanılabilirler. Güç seçenekleri için üç terminal bloğa sahiptir. DB9 girişi bilgisayar ile kullanmaya uygun doğru RS-232 seviyelerine sahiptir. SSC-32 elektronik kartın beslemesini sağlamak için 9V DA batarya kullanılır. Servo motorlarla aynı güç kaynağı kullanılırsa kısa süreli kesintiler oluşabilir. Denetleyici kart USB tarafından seri olarak enerjilenmektedir. SSC-32 denetleyici kartı ve çıkış bağlantıları Şekil 1.8 de gösterilmektedir. Şekil 1.8. SSC-32 denetletici 2.01XE sürümünün özellikleri: Mikro denetleyici: Atmel ATmega168-20PU EEPROM: 24LC32P (2.01GP için gerekli) Hız : 14.75 MHz Seri giriş : RS-232 veya TTL, 2400, 9600, 38.4k, 115.2k, N81 12

Çıkışlar : 32 (Servo veya TTL) Girişler : 4 ( Analog veya Dijital) Akım : 31mA PC arayüzü : DB9F Servo kontrol : doğrudan 32 servoya kadar bağlanabilir. Desteklenen servo türleri: Futaba veya Hitec Servo dönme aralığı : 180 Servo çözünürlük : 1us, 0.09 Servo hızı çözünürlük : 1us /saniye Servo Hareket Kontrolü : Hemen, Zamanlı, Hız veya Senkronize. PC kartı boyutu: 7.62cmx5.84cm [3]. 1.8. Yazılım AL5D robot koluna işlev kazandırmak için üç farklı kontrol seçeneği mevcuttur. Her yöntemin kendine özgü çalışma metodolojisi ve özellikleri vardır. Bu yöntemlerin hepsi üç boyutlu uzayda doğru pozisyonlama yapabilir ve robot kolunu ters kinematik özelliklere göre hareket ettirebilir. RIOS (Robotic Arm Interactive Operating System) SSC-32 ile robotik kollar AL5D serisini kontrol etmek için bir Windows 95/98SE/2000/XP/Vista programıdır. RIOS ile, bir fare veya joystick yardımıyla robota hareket dizileri öğretilebilir. Robotun hareketlerini sağlamak amacıyla bu program kullanılır. Harici çıkışlarda bu program yardımıyla kontrol edilebilir. GP2D12 sensörü ile üç boyutlu görüntü yakalama mümkündür. Çift Lynx kol denetleyicisi tek SSC-32 ile iki adet AL5 serisi robot kol kontrol etmeyi sağlayan bir Windows programıdır. Bir dizi hareket oluşturmaya ve sırayla yapılacak hareketleri kurgulamaya olanak sağlar. Bu programlamada sanayi robotlarında olduğu gibi kolların yanında bir öğretici kontrol paneli bulunmaktadır. Öğretici panel kol hareketlerini değiştirme ve geliştirme imkanı sağlayarak robot koluna amaca uygun işlev özellikleri kazandırır. Son olarak servo motorların kontrolü doğrudan bir mikro denetleyici ile sağlanabilir. 13

RIOS yazılımı SSC32 kontrol kartıyla uyumlu olarak çalışabilmektedir. Bilgisayar üzerinden görsel olarak kontrol edilmesi RIOS yazılımı üstün kılmaktadır. Bu sebeplerden ötürü robot kolun denetimi RIOS üzerinden yapılmasına karar verilmiştir. 14

2. RIOS Robot kol etkileşimli işletim sistemi anlamına gelmektedir. Robot kolun bilgisayar ile kontrol edilmesini sağlayan programdır. Lynxmotion firması tarafından geliştirilmiş olan bu program sayesinde robotun motorları, giriş ve çıkış pinleri kolaylıkla kontrol edilebilmektedir. 2.1. SSC-32 Kontrol Kartı Yapılandırması İlk olarak programlama için kullanılacak olan RIOS programı kurulur. Bunun için öncelikle SSC-32 USB kablosundan seri olarak enerjilenmediğinden kontrol kartına enerji sağlanmalıdır. Bunun için SSC-32 kartına 9V pil ve 6V, 1A lik adaptör bağlantısı yapılır. Burada 9V kontrol kartının beslenmesi için, adaptör servo motorların enerjisini sağlamak için kullanılmıştır. Kart üzerindeki kısa devre elemanları kullanılarak motorlar ve kontrol kartının beslemesi adaptörden yapılabilir. Fakat motorlar ilk hareket esnasında aşırı akım çektiklerinden gerilim düşümü olur ve kontrol birimlerini kısa süreliğine enerjisiz bırakır. Bu durum programın akışını bozar. Bu sebepten ötürü sistem iki bağımsız kaynaktan beslenmelidir. Seri veya USB girişi bağlanarak sistemin kartı tanıması sağlanır. Kartın aktif olmasından sonra programın donuk butonları da aktif hale gelecektir. Eğer kart tespit edilemezse, listeden doğru port numarası (COM1, COM2 ) seçilir. Doğru giriş bulunduğunda kart otomatik olarak bağlanacaktır. İkinci adımda robot kolunun her bir eklemi test edilmiştir. Her eklemin çıkış bacak bağlantısı Tablo 2.1 de gösterildiği şekilde yapılmıştır. Servo motorlar 0.5 ve 2.5 ms arasındaki değerlerde çalışırlar. Bütün eklemlerin normal konumuna gelmesi için All=1.5ms butonu seçilir. Bu durumda bütün servo motorlar orta konumlarındadır. Tutucu orta açıklıkta, omuz dik, dirsek yataydan 30⁰ daha yukarıda ve bilek dirsek ile aynı doğrultuda bulunmaktadır. SSC-32 üzerindeki 8-15 bacakları harici çıkışlara bağlanabilir. Bu çıkışlar kullanılarak harici motorlar denetlenecektir. Ayrıca A,B,C ve D bacakları girişleri göstermektedir. Giriş her türlü sayısal ve analog veri olabilir. 15

Tablo 2.1. SSC 32 servo bağlantı uçları. SSC-32 Çıkışları Servolar Pin 0 Taban Pin 1 Omuz Pin 2 Dirsek Pin 3 Bilek Pin 4 Tutucu Pin 5 Ekstra Servo 6 Pin 6 Ekstra Servo 7 Pin 7 Ekstra Servo 8 Bir sonraki adımda SSC-32 yapılandırma ekranının sol üst köşesindeki SSC-32 butonu tıklanarak robotun varsayılan ayarlarla başlatılması sağlanır. 2.2. Robot Kolunun Eklem Servolarının Açılarının Ayarlanması Şekil 2.1. Servo motorların açılarını gösteren izleme ve kontrol çubukları 16

Şekil 2.1 de her eklemde bulunan servo motorların pozisyonları görülmektedir. Her bir ekleme ait mavi sürgü yardımıyla eklem pozisyonları hızlı bir şekilde değiştirilebilir. Sürgü en alt ve üst konumlara getirilerek eklemlerin alabileceği uç konumlar gözlenebilir. Servolara ait maksimum ve minimum açılar belirlenebilir. Robot kolunun kullanımına göre bu ayarlamalar yapıldıktan sonra görülen derece kutularında herhangi bir değişiklik yapılmamalıdır. 2.2.1. Tabanın Yapılandırılması Taban yapılandırması için Şekil 2.1 de verilen tabana ait sürgü tam orta konuma (sıfır derece) ayarlanır. Robot tabanı dikkatlice çevrilerek servo motora ve eklem bağlantılarına zarar vermeden tam orta konuma getirilir. Tabana ait Enable butonu seçilir. Bu buton işaretlenince taban biraz hareket edecektir. Tabana ait sürgü yavaşça yukarı doğru çekilir. Robot kolu da sağa doğru dönmeye başlar. Sürgü tam tepeye ulaştığında taban da 90⁰ sağa dönmüş olmalıdır. Eğer taban tam olarak 90⁰ ye ulaşmamışsa sürgü üzerindeki minimum pozisyon değeri azaltılır. Böylece sürgüyü yukarı doğru itebilecek bir aralık oluşur. Fazla olursa değer artırılır ve sürgü aşağı çekilmiş olur. Bu ayarlar yapılarak robot kolun sağa doğru dönmesi için ayarları tamamlanmış olur. Aynı işlemler sola dönüş için de yapılır. Kalibrasyon tamamlandığında sürgü tam 0⁰ olarak ayarlanır ve taban hareket ettirilerek açı değişimi izlenir. Tabanın döndüğü açı ile ekranda görülen açı aynı olmalıdır. 2.2.2. Omuzun Yapılandırılması Omuz eklemine ait 2. sürgü tam orta pozisyona çekilir. Robot kolu, omuz, dikeyde hareket ettirilerek orta pozisyonda tutulur. Omuza ait Enable 2 seçilerek eklemin hareket etmesi sağlanır. Sürgü en yüksek seviyeye çekildiğinde robot kolun yatayda öne doğru tamamen düz olacak şekilde uzanması gerekmektedir. Eğer kol istenilen pozisyona ulaşmamışsa pozisyon değeri (Minimum position) değiştirilerek ayarlanır. Sürgü en alt konuma çekilerek robotun arkaya doğru yatay konuma gelmesi sağlanır. Kol bu pozisyonda tutularak dirsek yapılandırmasına geçilir. 2.2.3. Dirseğin Yapılandırılması Dirseğe ait 3. sürgü izleme çubuğunun orta noktasına çekilir. Dirsek tutularak yatayda hareket ettirilir ve orta pozisyonda bırakılır. Enable 3 butonu işaretlendiğinde 17

eklem biraz hareket eder. Sürgü yavaşça en yüksek seviyeye çekilir. Bu konumdayken dirsek bilek arası eklem ön kol tutucuya yumuşak şekilde dokunacak pozisyondadır. Bu konumda değilse dirseğe ait Min Pos değeri ayarlanır. Aynı şekilde sürgü en alt pozisyona çekilerek ön kolun tamamen arkaya yatması sağlanır. Bu durumda gerek duyulursa maksimum pozisyon değeri değiştirilerek robota istenilen pozisyon verilir. 2.2.4. Bileğin Yapılandırılması Bilekte bir eklem bulunduğundan robot kolu bilekten dönme hareketi yapamaz, sadece yukarı aşağı hareket edebilir. Bu eklemin yapılandırılması için 4. sürgü ayarlanır. Servo aktif edildiğinde bilek bir miktar hareket eder. Bu durumda el robotun önünde ve yatay konumda olmalıdır. İstenilen konuma ulaşılamamışsa bileğe ait minimum ve maksimum pozisyon değerleri değiştirilerek ayarlama yapılır. 2.2.5. Tutucunun Yapılandırılması Tutucu ayarlanırken sürgü orta konuma alınır. Fakat diğer eklemlerde olduğu gibi tutucu elle hareket ettirilmez, bulunduğu konumda bırakılır. Tutucuya ait Enable 5 işaretlenerek kıskacın bir miktar hareket etmesi sağlanır. Sürgü yavaşça yukarı itilir. En üst seviyedeyken tutucu kıskaçları tamamen açılmış olmalıdır. Aynı şekilde sürgü en alt konuma çekildiğinde tutucunun kapanması gerekir. Bu ayarlar yapılınca sürgü 57⁰ olarak ayarlanır. Kıskaçlar yarı açık konuma gelmelidir. 2.3. Kol Geometrisinin Yapılandırması Kol geometrisi ayarlanırken robotun enerjisi kesilmelidir. Aksi duruda kol ani hareketlerle kendine ve çevresine zarar verebilir. 18

Şekil 2.2. Robot kolun eksenel hareket kontrolünün yapıldığı arayüz. Kol geometrisini ayarlamak için kullanılan ara yüz Şekil 2.2 de görülmektedir. Burada tüm açılar derece ve uzunluklarda cm cinsinden gösterilmiştir. Arayüz açıldığında görülen değerler SSC-32 kartının yapılandırılmasıyla oluşan değerlerdir. Servoların doğal pozisyonları olmayabilir. Bu değerlerde her eklemdeki servo motor tuttuğu parçanın pozisyonuna göre bir açı veya uzaklık gösterir. Eğer kolun geometrisi yapılacak çalışmaya uygunsa görülen değerleri değiştirmeye gerek yoktur. Gereken düzeltmeler yapılarak değerler kaydedilir. Kolu test etmek için X, Y ve Z sürgüleri hareket ettirilerek eksenel hareketler sağlanabilir. Distance sürgüsü itilerek kolun hareket edebileceği sabit yarıçaplı çalışma alanında hareketi sağlanır. Bu hareket yapılırken sadece taban eklemi hareket eder, diğer eklemler sabittir. Bu programda farklı kol seçenekleri de mevcuttur. AL5 veya SES serisi kollarda tutucu taban gibi eklemler otomatik seçilir. Farklı uygulamalarda kullanılan elemana göre taban, bilek ve tutucu seçilmelidir. 19

2.4. Yerçekimi Dengeleme Bu aşamada değerler girilirken kolun kaldırma ve taşıma kapasitesi göz önünde bulundurulmalıdır. Üretici firma tarafında L6 kol serisi için değerler belirlenmiştir. Diğer kollar için %100 hassasiyet sağlamasa da aynı değerler kullanılabilir. Kolların özellikleri benzer olduğundan bu değerlerde de rahat bir çalışma sağlanabilir. 2.5. Hareket Modülü Şekil 2.3. Hareket modülü Robot kolu fare yardımıyla veya bir kontrol koluyla hareket ettirilir. Projede hareketler fare yardımıyla öğretme metoduyla yapılmıştır. Şekil 2.3 de robot kolun hareketini sağlayan arayüz gösterilmektedir. Kolun hareketi için üç farklı modül vardır. Bunlar X,Y ve Z hareketi; uzaklık, Y ve taban açısı hareketi ve karma hareketleridir. Her bir hareketlendirme tablosu şekillerde verilmiştir. 20

(a) (b) (c) Şekil 2.4.(a) XYZ hareketi (b) Uzaklık, Y ve taban açısı hareketi (c) Karma hareket Şekil 2.4.(a) daki XYZ hareketi, düzlemsel hareketleri yaparken eksenler boyunca hareket edilmesini sağlar. Şekil2.4.(b) deki Uzaklık, Y ve taban açısı hareketi, tabanın dönme hareketini düz hatlar boyunca olmasını sağlar. Bu hareket çeşidi kullanılırken x ekseni boyunca hareket tabandan gerçekleştirilir. Bu sebeple X yerine uzaklık terimi kullanılmıştır. Uzaklık taban ile tutucu arasındaki mesafeyi belirtir. Şekil 2.4.(c) deki karma hareket, bütün eklemlerin aynı anda çalışmasını ve kıvrımlı yörüngelerde hareket etme kolaylığı sağlar. Robot kolu ilk pozisyonuna gelirken bu hareket ayarlarına göre çalışır. Bu tablolar arasında geçişi ortadaki dişli butonu sağlar. Her tabloda görülen ambulans butonu acil durumlarda robot kolunun tüm enerjisini keser ve tüm servoları tekrar devreye sokar. Speed up-down butonuyla kolun hızı arttırılır veya azaltılır. Bazı uygulamalarda düşük hızlarda çalışmak daha doğru hareketler yapmaya olanak sağlar. 2.6. Bilgilerin Depolanması Robot kolun hareketini sağlayan her proje adımlardan oluşmuş farklı hareketleri içeren dizilerden meydana gelmektedir. Robot pozisyonları dizi listesinde görülen + işareti kullanılarak bir adım olarak kaydedilebilir. Eğer proje yazan bölümde siyah + seçilirse adımlardan oluşturulmuş bu dizi proje yapılmış olur. Yeşil + butonuyla bir adım, mavi + butonuyla da bu adımlarla diziler oluşturulur. Adım butonlarının sonunda 21

bulunan Undo butonuyla projeler, diziler veya adımlar eklenebilir, araya yazılabilir ve silinebilir. Hareket modülü arayüzü iki kısımdan oluşur. Kolun hareket ettirildiği ve pozisyonunun görüldüğü üst bölüm hareket kısmıdır. Alt kısım ise projelerin oluşturulduğu ve saklandığı veri tabanı bölümüdür. Hareket kısmında kol fare yardımıyla hareket ettirilerek bir pozisyona ayarlanır ve kırmızı = işaretiyle bir adım olarak kaydedilir. Veritabanında bir dizi oluşturulduğunda mavi oklar yardımıyla adımlar arasında düzeltmeler yapılabilir. Veritabanında doğrudan değişiklik yapmakta mümkündür. Hız, hareketin şekli, durdurma, giriş eylemi, analog işaretlerde giriş eşik değeri, çıkış, tutma vb. durumlarda yeniden yazmaya gerek duyulmaz. Mevcut veriler üzerinde düzeltmeler yapılabilir. Dizi ve adımlar arası geçişler S-, I-, S+, S- simgeleriyle yapılabilir. Speed hareketlerin hızını gösterir. Adımların sonunda bekleme veya bir hareketi geciktirmek için Pause seçilir. Pause değeri için 250 veya daha fazla bir değer seçilmelidir. Bir adım devam ederken herhangi bir çıkış da aktif edilebilir. SSC-32 kartının 8-15 pinleri çıkışlara aittir. 2.7. Analog Girişler Şekil 2.5. Analog girişler Robot kolu 4 analog girişe sahiptir.ssc-32 konfigürasyon modülünde tüm girişler görülmektedir. Analog giriş için A seçilir, N sayısal olarak gösterimi sağlar. Girişe bir 22

sensör bağlandığında şekilde görüldüğü gibi hem analog giriş değeri artar hem de görülen mavi çizgi boyu değişerek değerdeki değişimi gösterir. Herbir analog giriş için eşik değeri belirlenebilir. Analog değer eşik değeri geçtiğinde sinyal üretilir. Şekil 2.5 de verilen arayüz üzerinden belirtilen ayarlar yapılabilir. 2.7.1. Giriş Eylemleri SSC-32 kartı sayısal ve analog çalışabilen dört girişe sahiptir. Oluşturulan projeye göre girişler için şu eylemler seçilebilir. Wait for, bir adıma başlaması için giriş işaretini veya sayıcının bir değere ulaşmasını bekler. Analog girişler için eşik değerini bekler. Bu değere ulaşınca belirlenen adım gerçekleştirilir. Pause/Play, herhangi bir giriş işareti oluştuğunda veya sayıcı belirtilen değere ulaştığında seçime göre oynatma ve durma arasında geçiş yaptırır. Stop project, giriş işareti geldiğinde yürütülen projeyi durdur. Kol ilk pozisyonuna gelir. Stop this step, giriş işareti geldiğinde yürütülen adımı durdur ve bir sonraki adıma geçilir. Şekil 2.6. Buton yardımıyla giriş sinyalinin verilmesi 23

Girişe gelen sinyaller analog veya lojik olabilir. Buton yardımıyla bir bilgi girişi yapılacaksa Şekil 2.6 da görülen bağlantı şekli yapılır. Girişler analog olarak kullanılmak istenirse Şekil 2.7 deki bağlantı şekli yapılarak veri akışı sağlanır. Bu verinin sürücü tarafından algılanabilmesi için mutlaka verinin yükselen kenar olarak aktarılması gerekir. Şekil 2.7. Analog verinin girişe aktarılması Projede kullanılan kızak sistemi doğrusal potansiyometre kullanılarak sürücüye bağlanmıştır. Bu bağlantı Şekil 2.7 deki gibi yapılmıştır. 2.8. Bir Proje veya Diziyi Oynatma S-, I-, I+ ve S+ simgeleri kullanılarak kolun pozisyonu ayarlanır. Go to butonuyla robot kolu seçilen pozisyonu alır. Dizi listesinde robotun yapacağı hareketler oluşturulur. If-else yapısı veya do-while ve for-next döngüleri eklenebilir.dizinin başlaması için bir girdi (input) seçilebilir. Scan butonuna basılarak girdiler arasından karşılık gelen bir giriş görülürse seçilen dizi yürütülür. Robot resmi üzerine tıklanarak görünüm değiştirilebilir. Robot resmi mevcut durumu ve bir sonraki dizinin robota vereceği konumun izlerini gösterir. Taban, omuz, dirsek ve bilek yörüngeleri görülür. Her bir ekleme ait gerçek zamanlı olarak torklar görülebilir. 24

Şekil 2.8 in alt kınmındaki çizgiler her eklemdeki yüklenmeyi gösterir. Girişlerin tetiklemesi ve çıkışların açılıp kapanması izlenebilir. Smooth sürgüsü kullanılarak hareketlerin daha düzgün olması ve sarsıntıların azaltılması sağlanır. Şekil 2.8. Oynatma modülü 2.9. Çıkış seçenekleri Gecikme (Delay), bir adımda çıkış belirlendiğinde aktif edilmeden önce gecikme sağlamak amacıyla kullanılır. Çıkış işareti verildiğinde belirtilen süre boyunca bekler ve süre sonunda çıkış verir. Şekil 2.9 da görüldüğü gibi farklı şekillerde bekleme sağlanabilir. 25

Şekil 2.9. Çıkış seçenekleri Süre (Duration), çıkışın belirli bir süre boyunca aktif olmasını sağlar. Çıkış işareti gönderildiğinde belirlenen süre sonunda bitecek şekilde otomatik olarak bir periyod başlatılmış olur. Eğer süre 0 olarak ayarlanırsa çıkış vermeyecektir. Gecikme ve süre ayarları ms olarak ayarlanmaktadır.(1000ms = 1 saniye) Bu çıkış seçenekleri yürütülen bir proje sonlandığında aktif edilemez. Sadece devam eden projelerde kullanılabilir. Hız (Speed), 0-20 arasında değiştirilebilir. Hız 0.1 den küçük ayarlandığında çıkışın işaretinin yanıp söndüğü görülür. Bu alana 0 sayısı girillirse çıkış sürekli lojik 1 yada 0 olur. Periyodik işaret vermez. 2.10. Dizi Listesi Dizi listesi sadece bir projeye ait dizilerin listesini içerir. Listeye dizi eklemek için sağa ok ve küçük artı işareti bulunan buton seçilir. Silmek içinse sola ok ve eksi işereti seçilir. Bir dizi sadece silme butonuyla kaldırılabilir, herhangi bir kelime ve ya kodla diziler silinemez. Şekil 2.10 da örnek bir dizi listesi oluşturulmuştur. 26

Şekil 2.10. Dizi listesi oluşturulan bölüm Dizi listesi oynatma modülü içersinde bulunan ve diziler arasında mantıksal işlemler yapmaya yarayan bölümdür. Bu sayede robot kolun hareketi belirli bir mantıksal işlem sonucu oluşturulabilir. Dizi listesinde if-break, if-else, for-next ve do-while işlemlerinin yapılabileceği alt bölümler bulunmaktadır. 2.10.1. For-Next Döngüsü For-Next döngüsü seçilen dizilerdeki hareketin tekrarlanmasını sağlar. Bu tekrar miktarı 1 ile 999 arasında olabilmektedir. Bir dizi listesinde for-next döngüsü en fazla 10 kere tekrarlanabilir. Eğer döngü tamamlanmadan iptal edilmek istenirse bu durumda döngü içersinde if-break yapısı kullanılır. Şekil 2.11. For-Next döngüsü oluşturulan arayüz 27

Bir for-next döngüsü yapılmak istendiğinde dizi listesine yapılması istenen hareketlerin dizisi eklenir. Sağ tarafında bulunan for-next butonu seçilir. Ekrana açılan yeni pencerede Şekil 2.11 de görülen for sekmesi tıklanır ve istenilen yer seçilerek ekle butonuyla yerleştirilir. Loop yazan alana döngünün tekrarlanması istenen sayı değeri girilir. Tekrar edilmesi istenen bölümün sonundaki dizi seçilerek next ifadesi eklenir. Şekil 2.11 deki for-next döngüsü önce 000010 dizisini çalıştırır. Sonra 000003 ve 000006 dizilerini 10 kere tekrarlar. Ardından 000005 ve 000009 dizileri çalıştırılarak program sonlandırır. 2.10.2. If-Break Yapısı If-break fonksiyonu for-next döngüsüyle birlikte kullanılmaktadır. Döngünün içersine konularak gerçekleşmesi istenen durum ortaya çıktığında döngünün dışına çıkılmasını sağlar. Şekil 2.12. If-Break döngüsü oluşturulan arayüz If-break yapısı oluşturulmak istendiğinde oynatma modülüne gereken diziler seçilerek yerleştirilir. For-next döngüsü yapıldıktan sonra if sekmesi seçilir ve şekil 2.12 deki pencere açılır. İstenilen dizi arasına if ve break yapıları eklenir. If butonuna basıldığında yanındaki giriş birimlerini gösteren alandan istenen şartlar belirlenir. SSC-32 üzerinde bulunan 4 girişten istenen seçilir ve yanında yer alan kutu içersine girişe ait sayıcının ulaşması istenen değer girilir. Şekil 2.12 deki sol alanda if Counter ın yanında yer alan #1 seçilen giriş pinini belirler. Yanında yazan >=3 kısmı ise girişe ait şartı ifade etmektedir. 28

Şekil 2.12 deki fonksiyonda önce döngüye girilir. Ardından 000003 dizisi gerçekleştirilir. If yapısı SSC-32 kartı üzerindeki #1 numaralı girişe ait sayıcı değerini kontrol eder. Eğer bu değer 3 ün altındaysa 000004 dizisini çalıştırır. 000003 ve 000004 numaralı diziler #1 girişine ait sayıcının değeri 3 olana kadar 10 kere tekrarlanır. Eğer #1 girişine ait sayıcı 3 veya 3 ün üzerinde olursa for-next döngüsünün tamamlanması beklenmeden döngüden çıkılır 000005 ve 000006 numaralı diziler çalıştırılarak program akışı sonlanır. 2.10.3. If-Else-Endif Yapısı Yapılması istenen ve istenmeyen durumları belirli bir şarta göre gerçekleştirmek için if-else-endif yapısı kullanılmaktadır. Oynatma listesine istenen diziler girildikten sonra if butonu tıklanır. Yeni açılan pencerede belirli bir şarta göre gerçekleşecek dizinin üstüne if eklenir. İstenen şarta uygun giriş birimi seçilir ve girişe ait sayıcı değeri de girilir. If counter ın altındaki dizi if şartının sağlandığı durumda çalışır ancak else ifadesinin altındaki ifade atlanarak endif yapısının altından program akışı devam eder. If şartı sağlanmazsa program akışı direk else ifadesinden devam eder. Şekil 2.13. If-Else-Endif döngüsü oluşturulan arayüz Şekil 2.13 deki programda 000004 dizisi tamamlandıktan sonra #1 girişine ait sayıcı kontrol edilir. Eğer bu değer 5 in altındaysa 000006 dizisine atlanır ve ardından 000010 dizisine geçilerek program akışı sona erer. Eğer sayıcı değeri 5 in üzerinde ise şart 29

sağlanmış olur. Bu durumda 000004 den sonra 000005 dizisi işleme alındıktan sonra 000006 atlanarak 000010 dizisi çalıştırılır ve ardından program kışı sona erer. 2.10.4. Do-While Döngüsü İstenen şart sağlanana kadar döngüyü devam ettiren ancak şart sağlandığında döngüden çıkarak program akışına devam eden bir fonksiyondur. Bu döngüde istenen şart en başta sağlanmış olsa bile program en az bir kere döngüye girer. Do-while döngüsünü gerçekleştirmek için önce oynatma listesine diziler eklenir. Ardından sağ tarafta bulunan do seçilir ve açılan pencerede istenen aralığa do ve while yerleştirilir. Şekil 2.14. Do-While döngüsü oluşturulan arayüz Şekil 2.14 de program akışı #2 numaralı girişe bağlıdır. 000006 dizisinin ardından döngüye girer ve 000007 numaralı dizi sürekli olarak tekrarlanır. Döngünün tekrarının sınırı yoktur. Eğer şart sağlanmazsa sonsuza kadar döngü devam eder. #2 numaralı girişin sayıcısı 1 veya 1 den büyük olursa döngüden çıkar ve sırasıyla 000008, 000010 dizileri çalıştırıldıktan sonra program akışı sonlanır. 2.11. Gelişmiş Ayarlar Robot kolu çalışırken sarsıntıları azaltmak, giriş/çıkış özelliklerini değiştirmek, ivme etkisini azaltmak, eklem hareketlerinin hassasiyetini artırmak gibi bazı ayarların yapıldığı bölümdür. Setting sekmesiyle açılan bu arayüz Şekil 2.15 de verilmiştir. 30

Şekil 2.15 de Show trajectories kutucuğu seçilerek robot kolu hareket ederken her uzvun hareket yörüngesini gösteren 100 piksellik görüntü izlenebilir. Görüntü XYZ koordinatlarında her adımı belirtilen ara değerlere göre nokta nokta gösterir. Ayrıca ivmelenme ve hızdaki azalmanın etkileri de belirtilir. Hız azaldıkça uzvu gösteren noktalar belirginleşir. Tersine hareket hızlandıkça görünüm soluklaşır. Şekil 2.15. Gelişmiş ayarlar arayüzü 2.11.1. İnterpolasyon RIOS yörüngelerin kontrol etmek için hafızasındaki değerlere göre görüntüdeki noktaları belirler. İnterpolasyon değeri değiştirerek yörüngelerin düz çizgiler halinde görülmesi sağlanır. Burada tutucu ucu referans alınır. Düşük interpolasyon aralığı değerlerinde yörünge kontrolü daha iyi olur ve hızlanma/yavaşlama etkileri daha düzenlidir. Fakat düşük değerlerde daha fazla bant genişliğine ihtiyaç duyulur. Görülen sürgü interpolasyon frekansını değiştirmektedir.(frequency=1/interval) 31

2.11.2. Giriş/Çıkış Giriş tarama veya çıkış güncelleme aralığını belirler. Eğer bant genişliği sorunu oluşursa aralık değerinin artırılması gerekir. Bu ayar giriş tarama ve/veya çıkış yenileme aktifse çalışmayı etkiler, aksi durumlarda değerlerin bir önemi yoktur. 2.11.3. Hızlanma İnterpolasyon değerlerine bağlı olarak her değerde farklı hızlarda hareketi sağlayan yeni bir özelliktir. Kolun yavaşlama hızlanma hareketi sinüs fonksiyonuna benzer. Yani etki yüzdesi 0 olarak ayarlandığında bütün hareketler sabit bir hızda gerçekleştirilir. Bu durumda çalışırken her adımın başlaması ve bitiminde sarsıntılar oluşur. Sıfırdan farklı değerlerde çalışırken hareketin ortalarında hız maksimumdur. Başlama ve bitişlerde ise artan ve azalan bir hız görülür. 2.11.4. Genel Hız Robot kol çalışırken burada belirtilen hıza göre hareket eder. Her adımda belirlenen hıza göre çalışma sağlanır. Hızlanma değeri ne olursa olsun belirlenen adımın süresi ne kadarsa o süre içersinde hareket tamamlanır. Fakat belirli hızlanma ayarlarına sahip bir adımda hız artırılır veya azaltılırsa genel hız değerinin de değiştirilmesi gerekir. Eğer hareketin ortasında hız çok fazlaysa değer azaltılır. 2.12. Proje Modülü Bu arayüz kullanılarak bir proje dış ortama aktarılabilir veya dışarıdan bir proje programa alınabilir. Projeleri yeniden adlandırmak, yorum, öneri veya açıklama eklemek ve projeleri kaldırmak da mümkündür. Oluşturulan projeler saklamak, göndermek veya yedeklemek için dış ortama aktarılabilirler. Bir proje dış ortama aktarılırken öncelikle proje açılır ve aktarılacak bölüm seçilir. Export butonuna basılır ve projenin kaydedileceği hedef dosya belirtilir. Projeler csv formatında kaydedilir. Excel ve not defteri gibi programlarda açılabilir ve üzerlerinde düzeltme yapılabilir. Projeler dış ortama aktarıldığı gibi dışarıdan da aynı formattaki projeler program içine alınabilir. Bu şekilde program aktarımı sağlamak için seçilen csv dosyası olmalı ve sadece bir proje içermelidir. 32

3. ROBOT KOL KONTROLLÜ MATKAP Endüstride önemli bir yere sahip olan robotlar çevre birimleriyle iletişim haline geçerek bir üretim tezgahı haline dönüşebilmektedir. Robot kollar, girişine gelen sensör bilgileri ve çıkış biriminden gönderilen kontrol sinyalleriyle oldukça kapsamlı bir çalışma sistemine sahiptir. Sanayide çalışan bir robot kol model alınarak robot kol denetimi projesi kapsamnında matkap kontrol edilerek ahşap parçalar delinecektir. Bu süreç robot kol ve sürücü sisteminin giriş ve çıkış birimleri tarafından kontrol edilecektir. Belirli ölçülerdeki ahşap parçaların matkapla delme işlemi Şekil 3.1 de gösterilen dört ana bölümden oluşmaktadır. Ahşap parçaların delme işleminden önce tutulduğu ahşap haznesi, delme işleminin gerçekleştiği matkap bölümü, delinen parçanın koyulduğu yürüyen bant ve SSC 32 ile sistem arasındaki bağlantıyı sağlayan kontrol kartı. (a) (b) (c) Şekil 3.1. Çalışma ortamının görünüşü ve ara birimlerin yerleşimi Bütün sistem bilgisayar üzerindeki RIOS yazılı ile kontrol edilmektedir. Şekil 3.2 de gösterildiği gibi bilgisayar sürücü kartını kontrol eder. Sürücü giriş, çıkış ve servoları kontrol eder. Giriş, çıkış birimleriyle çevre birimleri arasında kontrol kartı bulunur. Kontrol kartı bütün birimler arasındaki iletişimi sağlar. 33

Şekil 3.2. Sistem veri akışı blok diyagramı 3.1. Ahşap Haznesi Robot kol, ahşap malzemeyi alabilmesi için parçanın belirli bir konumda bulunması gerekir. Robot kolun aldığı ahşap parçanın aynı yerine yeni bir parça konulmalıdır. Ancak bu sayede delme işlemi aralıksız olarak devam edebilir. Bunu sağlaması için Şekil 3.1. (a) da görülen ahşap haznesi tasarlanmıştır. Haznenin içine 7x8 cm ebatlarında ahşap parçaların eğimli durmabilmesi için haznenin iç ölçüleri 7x7 cm olarak tasarlanmıştır. Haznenin yüksekliği ayarlanarak 7 adet parçanın depolanması sağlanmıştır. Alt tarafda bulunan açıklıkta bir tane ahşap parça yatay konumda bulunmaktadır. Diğerleri bu parçanın üstünde ve yukarıya doğru eğimli olarak haznenin kenarına yaslanır. Robot kol altta bulunan parçayı bu sayede kolay bir şekilde alabilmektedir. Alınan parçayla birlikte üst tarafta bulunan eğimli parçalar aşağıya doğru iner ve en altta bulunan parça yaslandığı kenarı boşluğa geldiği için düşerek bir önceki parçanın konumunu alır. Bu sayede alınan parçanın aynı konumuna bir sonraki parça gelerek robot kolun alımına hazır hale gelir. 3.2. Matkap Bölümü Bu bölümde z ekseni boyunca hareket ederek delme işlemini gerçekleştiren bir sistem tasarlanmıştır. Burada robot kolun getirdiği ve sabit olarak tuttuğu parçayı önce aşağıya doğru inerek deler ve ardından yukarıya doğru çıkarak eski konumuna döner. 34

Matkap bölümünde 2 adet sabit mıknatıslı 12V doğru akım motoru kullanılmıştır. Bunlardan ilki delme işlemini gerçekleştiren ve matkap ucunun bağlandığı motordur. Bu motor delme işlemini daha kolay yapabilmesi için hem torku hem de dönüş hızı yüksek seçilmiştir. Matkap görevini üstlenen bu motor Şekil 3.1.(b) de görüldüğü gibi dikey eksen boyunca uzanan bir kızak sistemi üzerine monte edilmiştir. Kullanılan diğer motor bu kızak sistemini hareket ettirmektedir. Oldukça yüksek moment gerektiren bu iş için redüktörlü motor kullanılmıştır. Motorun dönüş hızı 35 rpm dir. Motorun miline bağlı bir kayış yardımıyla kızak hareket etmektedir. Motorların kontrolü robot kol sürücüsünün çıkış birimlerine bağlı röle yardımıyla yapılmaktadır. Matkap bölümünde delme derinliğini ve matkabın kızak boyunca döneceği ve duracağı konumları belirlemesi amacıyla doğrusal potansiyometre kullanılmıştır. SSC-32 üzerinde bulunan A girişine bağlanan potansiyometre RIOS yazılımı üzerinden analog veri olarak işlenmektedir. 255 birime ayrılan giriş verisi istenen değerler arasında ayarlanarak ahşap parça üzerindeki deliğin derinliği de ayarlanabilir. 3.3. Taşıyıcı Bant Şekil 3.1.(c) de görülen taşıyıcı bant sistemi kurulmuştur. 40x11 cm ebatlarında hareketli kısmı bulunan bandın hareketini 12V DC motor sağlamaktadır. Motorun devir sayısı bağlanan dişli çarklar yardımıyla düşürülerek dönüş hızı uygun hale getirilmiştir. Aynı zamanda bandın dönüşü için gereken güç de artırılmış olur. Bandın kontrolü SSC 32 nin 5 numaralı çıkışına bağlı röle ile sağlanmaktadır. 3.4. Kontrol Kartı SSC 32 sürücü kartıyla çevre birimlerini direk olarak kontrol etmek mümkün değildir. Çünkü kartın sisteme verebileceği akım oldukça düşük seviyededir. Aynı zamanda 5V gerilim sağlamaktadır. Buna karşılık sistemde bulunan motorların hareketini sağlamak için yüksek akım ve 12V gerekir. Bütün bu sorunları gidermek için SSC 32 ile diğer birimler arasına kontrol kartı tasarlanmıştır. Kontrol kartı üzerinde SSC 32 nin 5 çıkışına bağlı 5 adet röle bulunmaktadır. Şekil 3.3 de sol kısımda bulunan üçlü klemenslerin her biri bu çıkışlara sırasıyla bağlanmıştır. Klemenlerin 1. pini çıkışların sinyal pinidir. 2. ve 3. pinler ise röleye gereken enerjiyi sağlar. Sırasıyla +5V ve topraktır. 35

Şekil 3.3. Harici motorlar ve girişler için tasarlanan kontrol kartı Sinyal ucu röleye direk bağlanmamıştır. Bunun sebebi SSC32 nin röleyi sürecek kadar akım akıtamamasıdır. 1 numaralı röle sistemde bulunan cny 70 ve doğrusal potansiyometrelerin devreye alınmasını veya bağlantısının kesilmesini sağlar. 2 numaralı röle doğrusal potansiyometreye giden gerilimin kutuplarının yer değiştirilmesini sağlar. Bunun sebebi SSC 32 nin girişine gelen sinyalin analog veri olmasına rağmen yükselen kenar tetiklemeli çalışmasıdır. Z ekseni boyunca aşağıya inen kızağa bağlı potansiyometrenin sinyal bağlantısındaki gerilim seviyesi bu inişle birlikte artmaktadır. Belirli bir seviyeye geldikten sonra yukarıya doğru hareket eden sistem üzerindeki potansiyometre de diğer yönde hareket eder. Bu esnada 2 numaralı röle devreye girer ve potansiyometrenin üzerindeki gerilimin kutuplarını değiştirerek sinyal ucundaki gerilimi sıfır yapar. Giderek artan bu değer sayesinde yükselen kenar elde edilmiş olur. 3 numaralı röle matkap bölümündeki motorlara giden enerjiyi kontrol eder. Bu bölümde bulunan iki motor birbirine paralel olarak bağlanmıştır. Bu sayede ikisi de aynı 36

anda harekete geçer ve teri yönde dönmeye başladığında diğeri de ters yönde dönerek delme işleminin sonlanmasında kolaylık sağlar. 4 numaralı röle matkap bölümünde bulunan motorların ters yönde hareket etmesini sağlar. Bunun için COM ucu motorlara, NC uçlarından biri +12V a, diğeri toprağa, NO uçları ise sırasıyla toprak ve +12V a bağlanır. Bu sayede motorlar ileri yönde hareket ederken rölenin enerjilenmesiyle motorlar ters yönde döner. 5 numaralı röle taşıyıcı bandı kontrol eder. CNY 70 sensörü Şekil 3.4 deki devre üzerine koyulmuştur. Kızılötesi verici ledine 220 ohm, alıcı üzrine de 47 Kohm değerlerinde direnç bağlanmıştır. Bu devre SSC-32 üzerindeki +6V kaynaktan beslenmektedir. Bilgi sinyalleri kontrol kartına aktarılmaktadır. Şekil 3.4. Sensör devresi 3.5. Program Akışının Oluşturulması Şekil 2.10 da görülen program akışı oluşturulmuştur. Bütün yazılım for döngüsüne alınmıştır. Bu sayede üretilmek istenen ahşap sayısı for döngüsünün değeriyle ayarlanabilmektedir. For döngüsünün içersinde yer alan do while döngüsüyle sensör sürekli kontrol edilmektedir. Sensörden veri gelmediği sürece do while sonsuz döngüsü 000001 dizisi sürekli olarak tekrarlanmaktadır. Bu dizi robot kolun sürekli olarak ahşap hazneden malzeme alıp sensöre göstermektedir. Sensörün veri algılamaması durumunda do while döngüsü tekrarlanarak robot kolu tekrar ahşap haznesine göndermektedir. Sensör veri algılaması halinde do while döngüsünden çıkılarak for döngüsü içersinde 000002 dizisine geçilir. Bu dizi sensörde algılanan parçayı matkapa götürerek delme işlemini gerçekleştirir. Ardından parçayı belirrlenen yere götürmesi için taşıyıcı banda yerleştirir. Next komutuna gelen program akışı tekrar başa dönerek sürecin tekrarlanmasını sağlar. 37