5.60. AĞIRLIK DENETİMLİ NAKİL ARACI OTOMASYONU Prof. Dr. Asaf VAROL Fırat Üniversitesi T.E.F. Elk. ve Bilg. Eğt Böl. asaf_varol@yahoo.com Arş. Gör. Ferhat BAĞÇACI Fırat Üniversitesi T.E.F. Elk. ve Bilg. Eğt Böl. ferhatb@firat.edu.tr Özet Bu benzetim projesinde, Lego Mindstorms Robotic Invention System 2.0 seti kullanılarak, önüne çıkan engeli algılayan ve bu engeli robot kolları sayesinde tutan bir ağırlık taşıma aracı montajı gerçekleştirilmiştir. Günümüz teknolojisinde algılayıcıların önemi her geçen gün daha da artmaktadır. Üzerlerinde bulunan çeşitli algılayıcılarla otomobillerin park etmesi kolaylaştırılmış ve algılayıcılarla başka araçlara çarpmasını engellemek için çeşitli sistemler geliştirilmektedir. Bu sensörler günümüzde sadece otomobillerde değil, teknolojinin diğer alanlarında da artık sıkça kullanılmaya başlanmıştır. Hazırlanan ağırlık denetimli nakil aracı, düz bir yolda ilerlerken karşısına bir engel çıktığında, dokunmatik sensörlerle bunu algılayacak ve önüne çıkan bu engeli robot kolları yardımı ile kavrayarak başka bir yere nakledecektir. Bu robotun tasarımındaki amaç, özellikle fabrikalarda bir yerden bir yere nakledilmesi gereken paketleri, bu tip robotlar sayesinde kolayca taşınabileceğini göstermektir. Kullanılan dokunmatik sensör sayesinde, robot kendi başına hareket ederek yükü görebilecektir. Projenin amacı, bu tür bir otomasyonun temel kavramalarını ve metadolojiyi ortaya koymaktır. Sonuçta kuramsal düşüncelerin uygulamaya dönüştürülmesinin yöntemleri açıklanacaktır. 2543
Giriş Günümüzde artık birçok teknolojide sensör sistemleri bulunmaktadır. Robot, duyargaları (sensör) ile çevresini algılayan, algıladıklarını yorumlayan, bunun sonucunda karar alan (yapay zeka), karar sonucuna göre davranan, eylem olarak hareket organlarını çalıştıran veya durduran bir aygıttır. Örneğin bir arabanın önüne eklenecek sensörden bir sinyali alınca, algıladığı sinyali bilgisayarın mikroişlemcisine yorumlatıp önünde bir engel olduğunu anlayıp, kendiliğinden sağa veya sola yön değiştiriyorsa, bu araba artık bir robottur, diyebiliriz. Robot yapmak kolay bir iş olmamakla birlikte, cesaret, çaba, yoğun uğraş, sabır ve en önemlisi başarma arzusu ve kararlılığı gerektirir. Robotlar artık hayatımızın ayrılmaz birer parçası konumundadır. Özellikle sanayide robotlar vazgeçilmez araçlar niteliği kazanmıştır. Sanayi robotları özellikle insanlar açısından risk taşıyan işlerde sıkça istihdam edilirler. Bu benzetim projesinde, ağırlık denetimli nakil aracı, önüne çıkan engeli algılayarak, bu engelleri kolları ile yakalayıp farklı bir alana naklini gerçekleştirmektedir. Çalışma robotik dersi kapsamında öğrenci uygulama projesi olarak ele alınmaktadır. Uygulama işlemi, Lego Mindstorms Robotic Inventions System 2.0 üzerinde gerçekleşmiştir. Kullanılan Robotik Seti Bu robot seti ile farklı otomasyon sistemlerinin benzetimi yapılabilir[2]. Set, robotik buluşlarını gerçekleştirebileceği 30 dan fazla ilginç proje içermektedir. Bu set 717 lego parçası, 2 motor, 2 dokunmatik duyar, 1 ışık algılayıcı ve de 1 kızılötesi vericiden oluşmaktadır. Setin minimum sistem gereksinimi Tablo 1 de sunulmuştur. Setin önemli diğer parçaları sırası ile şöyledir. 2544
Tablo 1 - Lego Mindstorms Robotic Inventions System 2.0 için minimum sistem gereksinimi İşletim Sistemi Windows 98 CPU RAM Disk Alanı Mouse Pentium II 233 Mhz 32 MB 115 MB Windows uyumlu Ses Sound Blaster 16 CD-ROM hızı Video gösterimi Renk Modem İnternet Tarayıcı 8X 4 MB RAM 16bit 28.8KBPS Internet Explorer RCX: Robot icat sisteminin kalbi gibidir. PC kullanılarak programlanabilir. Resim 1 RCX Ünitesi Motor: RCX, yedi yüzden fazla lego elemanı, motorlar, vitesler ve diğer lego parçacıkları kullanarak bir robot yapılabilir. 2545
Resim 2 Motor Parçası Dokunmatik Sensör ve Işık Sensörü: Çevreden fiziksel giriş, işlem verisi ve motoru açıp kapayacak çıkış sinyali almak amacıyla, dokunmatik sensör ve ışık sensörü kullanılır. Resim 3a Dokunmatik Sensör Resim 3b Işık Sensörü IR Tower (Kızılötesi Kulesi): RCX e programını yüklemek için özel kızılötesi vericiler kullanılır. Gerçekleştirilen projeler tamamen bilgisayardan bağımsız olarak çevreyle iletişim kurabilir. 2546
Resim 4 IR Tower Modeli Projede Kullanılan Malzemeler: Kullanılan malzemeler aşağıda Tablo 2 de belirtilmiştir. Tablo 2. Projede kullanılan malzemeler Motor Dişli Kutusu Tekerler Dokunma Sensörü RCX 2.0 Kontrol Cihazı Çarklar Ana Bağlantı Parçaları Bağlantı Direkleri Ara Bağlantı Barçaları Dirsek Parçası 2 Adet 2 Adet 4 Adet 1 Adet 1 Adet 4 Adet 28 Adet 14 Adet 38 Adet 13 Adet 2547
2x2 Ara Parça 2x4 Ara Parça 2x6 Ara Parça 2x8 Ara Parça 2x10 Ara Parça 3x3 Ara Parça 1x2 Ara Parça 1x3 Ara Parça 1x4 Ara Parça 1x8 Ara Parça Bağlantı Kabloları YazılımYükleme Parçası Yazılım CD si 8 Adet 8 Adet 4 Adet 10 Adet 14 Adet 2 Adet 18 Adet 4 Adet 4 Adet 16 Adet 4 Adet 1 Adet 1 Adet Sistem Gereksinimleri: 2548
Resim 5. Miller ve çarklar Resim 6. Işık sensörü ve dokunmatik sensör 2549
Resim 7. RCX 2.0 cihazı ve motor ünitesi Resim 8. Dişliler ve bağlantı çubukları Resim 9. Küçük parçalar ve eklem noktaları Sistem Tasarımı: Projenin montajında öncelikle birçok lego parçası birleştirilerek aracın gövde kısmı oluşturulmuştur. 2550
Resim 10. Yük aracının gövde kısmı Resim 10 da görülen gövde tasarımı tamamlandıktan sonra, robotun yük kavrama kollarının tasarımı ve montajı yapılmıştır. Resim 11. Robotun yük kavrama kolları Daha sonra robotun motorları ve sensörü yerleştirilmiş ve gerekli bağlantıları tamamlanmıştır. Resim 12. Robotun ana gövdesi Son olarak RCX ünitesi yerleştirilmiş ve programı yüklenmiştir. 2551
Resim 13. Robot montajının tamamlanmış hali Nakil Aracının Çeşitli Yönlerden Görünümü Resim 14. Robotoun arkadan görünümü Resim 15. Robotun önden görünümü 2552
Resim 16. Robotoun yandan ve üstten görünümü Nakil Aracı Robotunun Blok Diyagramı Nakil Aracı Robotunun Çalışma Prensibi Hazırlanan robot ilk çalışmaya başladığında, robotun sadece A portunda bulunan ve teker kontrolünü sağlayan motor çalışacaktır. Daha sonra robot kollarının arasına konan dokunmatik sensöre bir cisim temas ettiğinde, A portuna bağlı motor duracak, C protuna bağlı motor çalışacaktır. Böylece yükü almış olacaktır. Daha sonra ise C motoru duracak ve A motoru geriye doğru bir hareket yapacaktır. Bu hareket 3 sn sürecektir. Hareketin 2553
sonunda ise kollar tekrar açılarak yükü boşaltacaktır ve tekrar kapanacaktır. Bu olay yükler bitinceye kadar döngü halinde devam edecektir. A motoru (tekerler) ileri doğru çalışsın Dokunmatik sensöre temas varsa A motoru dursun, C motoru çalışsın Kollar yükü kavradıktan sonra, C motoru dursun A motoru geri çalışsın 3 sn kadar çalıştıktan sonra A motoru dursun ve C motoru geri çalışsın Yükü boşalttıktan sonra, C motoru tekrar çalışsın ve yük kollarını kapasın Sistemin Programlanması Algoritma - Sonsuz döngü [ Herhangi bir engel olmazsa 10 sn çalışsın ve dursun. ] - Engele Temas olduğunda; (Dokunmatik Sensör) [ Kolları kapasın Engeli kavrasın 3. Geriye Gitsin Kolları Açsın Yükü Boşaltsın Kolları Kapasın ] 2554
gösterilmiştir. Programın Hazırlanması Program iki bloktan oluşmuştur. Program aşama aşama aşağıda PROGRAMIN DEVAMI Resim 17. Robotoun ana program bloğu 2555
Resim 17. Robotoun I. program bloğu Birinci Kısım Bu kısımda kullanılan C motoru (Kolları kontrol eden motor) devre dışı bırakılmıştır. Daha sonra A motoru (Tekerleri döndüren motor) devreye girmiştir. Bu motor herhangi bir müdahale olmazsa, 10 sn çalışıp duracaktır. İkinci Kısım Burada ise 3 porta bağladığımız dokunmatik sensöre yük temas ederse, beep sesi ile bir uyarı verecektir. Daha sonra A motoru devre dışı kalacak ve C motoru 0,5 sn. çalışarak, robotun kollarını kapayarak yükü almasını sağlayacaktır. Sonraki aşamada ise C motoru 0,5 sn bir bekleme ile duracak ve A motoru çalıştırılarak aracımız yükü boşaltmak için geriye doğru gitmeye başlayacaktır. Geriye gitme hareketi 3 sn sürecek bu zamanın sonunda C motoru tekrar çalışarak, yükü boşaltmak için kolları açacaktır. 2556
Yükü boşalttıktan sonra 0,5 sn bir bekleme yaparak kolları tekrar kapatacaktır. Resim 18. Robotoun II. program bloğu 2557
Sonuç Bu proje ile üzerinde çeşitli sensörler bulunan ve insan müdahalesi olmadan yön tayini yapan ve ilerleyen bir ağırlık denetimli nakil aracı benzetimi gerçekleştirilmiştir. Günümüz teknolojileri ışığında hızla gelişen robotik bilimi ve hizmetleri insan hayatını oldukça kolaylaştırmaktadır. Gerçekleştirilen bu ağırlık denetimli nakil araç robotu benzetimi, 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. Kaynaklar [1] http://endtas.com [2] www.legomindstorms.com [3] Varol, A.: ROBOTİK, Milli Eğitim Basımevi, 2000 [4] Barış O., Halıcı A., Tüzel.M.A., Selvitopu E.: Ağırlık Denetimli Nakil Aracı Otomasyonu Projesi, F.Ü. T.E.F. Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü, Robotik Dersi, Proje No:2007/1 2558
2559