5.62. SENSÖR KONTROLLÜ OTOPARK BARĠYER OTOMASYONU Prof. Dr. Asaf VAROL Fırat Üniversitesi T.E.F. Elk. ve Bilg. Eğt Böl. asaf_varol@yahoo.com ArĢ. Gör. Ferhat BAĞÇACI Fırat Üniversitesi T.E.F. Elk. ve Bilg. Eğt Böl. ferhatb@firat.edu.tr ÖZET Bu projede, Lego Mindstorms Robotic Invention System 2.0 seti kullanılarak, herhangi bir alan içerisinde dokunmatik sensörler yardımı ile kendi yönünü bularak, kontrollü bir alandan geçerken ışık sensörleri yardımı ile otomatik kapı sisteminin devreye girerek araca yol vermesi ve aracın geçişinin tamamlanmasının sensörler tarafından algılanması ile kapının otomatik olarak kapanmasını sağlayan sensör kontrollü otopark bariyer montajı gerçekleştirilmiştir [1]. Bahsedilen prototip robot otomasyonunun günlük hayattaki kullanımına benzer şekilleri aşağıda resimlerde görülmektedir. Resim 1 Kontrollü Araç Geçişi 2580
Bu tip sistemleri özellikle bariyer otomasyonları, garaj kapıları gibi alanlarda sıkça görmek mümkündür. Bugün hayatımızda önemli bir yer tutan otomasyon sistemlerinin çoğunda sensörler (algılayıcı) kullanılmaktadır. Sensör kelimesini biraz daha açıklamak gerekirse Ölçülen fiziksel özellik, miktar ve koşulların kullanılabilir elektriksel sinyallere dönüştüren araç olarak tanımlanmaktadır. Resim 2 Kontrollü Otopark Hazırlanan sensör kontrollü otopark bariyerinde, hareket halindeki bir aracın bu sistemin alanı içerisine girmesinin sensörler aracılığı ile renk kodlarına bağlı olarak algınlanmasının ardından bariyer sistemi devreye girerek aracın bu alandan kontrollü bir şekilde geçmesi sağlanmıştır. Aracın geçişinin tamamlamasının ardından yine sensörler aracılığı ile algılanan araç bariyer sisteminin kapanmasını sağlayacaktır. Bu tür sistemlerin kullanım alanları insanların ihtiyaçlarına ve güvenlik ihtiyacına göre değişmektedir [1]. GĠRĠġ Günümüz teknolojisinde artık birçok alanda sensör sistemleri kullanılmaktadır. Robot teknolojisinde bu tip sistemleri kullanmak ise artık bir gereklilik haline gelmiştir. Robotlar dış dünyayı algılayabilmek için 2581
özellikle sensörlere çok fazla ihtiyaç duymaktadırlar. Bu sistemlerde en çok kullanılan sensör çeşitleri ise Mekanik Dokunma Sensörleri, Işık Sensörleri, Ses Sensörleri, Posizyon Sensörleri ve İç sensörler olarak adlandırılabilir [1]. Robotlar, bilimsel araştırmalarda, okyanusların derinlikleri, volkanların kraterleri gibi insanların çalışamayacağı yerlerde de sıklıkla kullanılıyor. İnsanların gidemeyeceği yerlere onlarca mini robot gönderilerek araştırmalar yapılıyor. Özellikle güvenlik önlemlerinin artmasıyla beraber kontrollü bariyer otopark sistemlerin kullanımına doğan ihtiyaçta artmıştır [2]. Bu benzetim projesinde, hazırlanan otopark bariyeri aracı renk kodlarına göre tanıyarak geçişine kontrollü olarak izin vermekte ve araç geçişini tamamlayarak otopark alanına girmektedir. Ayrıca araç yine sensörler aracılığı ile otopark alanına geçiş yaptıktan sonra bariyer otomasyonu otomatik olarak kapanmaktadır. Çalışma robotik dersi kapsamında öğrenci uygulama projesi olarak ele alınmaktadır. Uygulama işlemi, Lego Mindstorms Robotic Inventions System 2.0 üzerinde gerçekleşmiştir. KULLANILAN ROBOT SETĠ Bu benzetim projesinde, Lego Mindstorms Robotic 2.0 seti kullanılmıştır. Bu robot seti ile çok farklı otomasyon sistemlerinin benzetimi yapılabilir[2]. Bu set 717 lego parçası, 2 motor, 2 dokunmatik sensör, 1 ışık algılayıcı ve de 1 kızılötesi vericiden oluşmaktadır. Robot oluşturmada kullanılan tüm malzemeler Resim 1 de görülmektedir [2]. 2582
Resim 3 Lego Parçaları Setin minimum sistem gereksinimi ise Tablo 1 de sunulmuştur. Tablo 1 - Lego Mindstorms Robotic Inventions System 2.0 için minimum sistem gereksinimi İşletim Sistemi Windows 98 CPU P-II 233 Mhz RAM 32 MB Disk Alanı 115 MB Mouse Windows uyumlu Ses Sound Blaster CD-ROM hızı 8X Video gösterimi 4 MB RAM Renk 16bit Modem 28.8KBPS Tarayıcı Internet exp. Setin önemli diğer parçaları sırası ile şöyledir. 2583
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 4 RCX Ünitesi Ayrıca mikrobilgisayar 6 adet pil ile çalışmakta ve ön kısmında bulunan kızılötesi algılayıcı ile program yüklenebilmektedir. MOTOR: Montajı yapılan otomasyon sistemlerinin hareketleri için gerekli olan makinelerdir. Lego Mindstroms Seti nde 2 adet motor bulunmaktadır.[1] 2584
Resim 5 Motor Parçası Dokunmatik Sensör ve IĢık Sensörü: RCX, çevresindekileri algılayabilmek ve motorları harekete geçirebilmek için gerekli işaretleri sensörler sayesinde alır. Bu sensörler dokunmatik ve ışık sensörleridir. Mindstrom Lego Seti nde 2 adet dokunmatik ve 1 adet ışık sensörü bulunmaktadır.[4] USB IR Tower (Kızılötesi Bağlantı Cihazı): RCX e programını yüklemek için özel kızılötesi vericiler kullanılır. Gerçekleştirilen projeler tamamen bilgisayardan bağımsız olarak çevreyle iletişim kurabilir.[4] Resim 6 USB IR Tower Modeli 2585
PROJEDE KULLANILAN MALZEMELER Otopark bariyer otomasyonunda kullanılan malzemeler aşağıda Tablo 2 de belirtilmiştir. Tablo 2. Projede kullanılan malzemeler RCX 2.0 Kontrol Cihazı Motor Çark Işık Sensörü Dokunmatik Sensör 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 2 Adet 3 Adet 3 Adet 2 Adet 1 Adet 8 Adet 18 Adet 46 Adet 4 Adet 6 Adet 10 Adet 4 Adet 5 Adet 12 Adet 12 Adet 8 Adet 12 Adet 5 Adet 1 Adet 2586
Uygulamada Kullanılan Parçalar Otopark bariyer otomasyonunu gerçekleştirmek için gerekli tüm malzemeler aşağıda verilmiştir. Otopark bariyer otomasyonunun diğer önemli parçaları ise sıra ile görülmektedir [5]. Resim 7. Uygulama Parçaları Resim 8. RCX 2.0 Ünitesi 2587
Resim 9. Motor Ünitesi Resim 10. Işık Sensörü Sistemin Tasarım AĢaması Projenin montajında öncelikle birçok lego parçası birleştirilerek aracın ilerlemesini sağlayan palet kısmı oluşturulmuştur. Palet kısmının oluşturulmasının ardından bu alan üzerine yerleştirilecek olan aracın gövde kısmı oluşturulmuştur. Aracın gövde kısmının oluşturulmasının ardından bu bölüm paletler üzerine monte edilmiştir. 2588
Aracın gövde kısmının monte edilmesinin ardından son olarak araca RCX ünitesi de yerleştirilerek aracın son hali olarak Resim 10 daki görüntüsü kazandırılmıştır [5]. Resim 11. Uygulama Aracı Otopark Bariyer Programının Hazırlanması 1 2 Resim 12. Otopark Bariyer Programı Otopark bariyerinin oluşturulması için birçok lego parçası birleştirilerek aşağıdaki resimde görülen sistem elde edilmiştir [5]. 2589
Resim 13. Bariyer Sistemi Otopark bariyerinin oluşturulmasının ardından sisteme sensörler de eklenerek her iki robot otomasyonun son hali elde edilmiş olur. Oluşturulan sistemlerin tamamı resim 14 de görülmektedir [5]. Resim 14. Bariyer Sistemi ve Uygulama Aracı 2590
Bariyer Sisteminin Çalışma Prensibi Motorlar sürekli dursun. 1. ışık sensörü arabayı algıladığında kapı açılsın. 2. ışık sensörü arabayı algıladığında kapıyı kapatsın. Program Algoritması - Sonsuz döngü [ 1. ışık sensörü arabayı algılayıncaya kadar bariyer kapalı kalsın. ] - Şartlı döngü [ 1. ışık sensörü arabayı algıladığında bariyer açılsın. ] - Şartlı döngü [ 2. ışık sensörü arabayı algıladığında bariyer kapansın. ] 2591
Programın Hazırlanması Program genel olarak üç bloktan oluşmaktadır. 1. Program Bloğu: Bu blokta motorların çalışması durdurarak bariyer sisteminin kapalı durumda kalması sağlanmıştır. Bu işlem ikinci bloktaki şart sağlanıncaya kadar devam edecektir [5]. 2. Program Bloğu: Bu blokta ise 1. ışık sensörü renge bağlı olarak uygulama aracını algıladıktan sonra, bariyer sisteminin motoru harekete geçerek kapıyı açacaktır [5]. 3. Program Bloğu: Bu blokta ise 2. ışık sensörü aracı algıladıktan sonra yine bariyer sisteminin motoru harekete geçerek kapı otomatik olarak kapayacaktır [5]. Uygulama Aracı Programının Hazırlanması Uygulama aracının programı, belirtilen çalışma prensibi ve algoritmaya uygun olarak aşağıdaki şekilde oluşturulmuştur [5]. 2592
1 2 Resim 15. Uygulama Aracı Programı Uygulama Aracının Çalışma Prensibi Motorlar aracı sürekli ileri doğru hareket ettirsin. Dokunmatik sensör bir cisim algıladığında önce motorlar dursun, daha sonra araç 1 sn. geri geri gitsin ve sağa 90 0 dönüş yapsın. Araba dönmesini tamamladıktan sonra ileri doğru hareket etsin. 2593
Programın Algoritması - Sonsuz döngü [ Dokunmatik sensör bir cismi algılayıncaya kadar araç ileri yönde hareket etsin. ] - Şartlı döngü [ Dokunmatik sensör bir cisim algıladığında araç dursun, 1 sn lik zamanda geri gelsin, 90 0 sağa dönüş yapsın ve ileri doğru hareket etsin. [5]. 1. Program Bloğu: Bu blokta uygulama aracı motorlarının sürekli çalışmasını sağlamak için sonsuz bir döngü oluşturulmuştur[5]. 2. Program Bloğu: Bu blokta ise dokunmatik sensör herhangi bir cismi algıladığı zaman, aracın motorları hareketini durdurmakta ve araç 1 sn lik zamanda geri geldikten sonra paletlerden soldakine ileri yön, sağdakine ise geri yön kazandırılarak dönüş yapması sağlanmıştır. Şart sağlanınca, tekrar 1. bloğa dönülmektedir [5]. Uygulamanın ÇalıĢma Görüntüleri Otopark bariyer otomasyonun çalışma esnasında alınmış görüntüleri aşağıda görülmektedir [5]. 2594
Resim 16. Aracın bariyere yaklaşma durumu Resim 17. Aracın bariyerden geçme anı Resim 18. Aracın bariyerden geçiş sonrası Sonuç Bu benzetim projesinde, bir otopark bariyer otomasyonu ve bu sistem ile birlikte bir adet uygulama aracı gerçekleştirilmiştir [5]. Oluşturulan sistemde bulunan çeşitli sensörler yardımıyla, uygulama aracının renk kodları ile tanınarak kontrollü bir şekilde bariyer sisteminden geçmektedir. Günümüz teknolojileri ışığında hızla gelişen robotik bilimi ve 2595
hizmetleri insan hayatını oldukça kolaylaştırmaktadır. Bu proje sayesinde, öğrenci ve uygulayıcı, temel otomasyon sistemlerinin çalışma yöntemlerini öğrenmiş olabilecektir. Kendi düşüncelerinin uygulamasını ortaya koymak, öğrencilerimizin kendilerine güvenini artıracaktır [5]. Kaynaklar [1] Lego.com Mındstorms Inventions, http://mindstorms.lego.com/eng/inventions/default.asp [2] Lego Mindstorm Masterpieces.pdf, http://www.syngress.com/solutions/, 01-04-07 [3] MIT-6270-guide-92.pdf http://www.gyte.edu.tr/robogyte/dokuman/ 01-04-07 [4] VAROL, A. Robotik, Milli Eğitim Basımevi, İstanbul, 2000 [5] Varol A., Bağçacı F., Niğdelioğlu M., Yetişmiş H., Çetinkaya E., Erçetin Ü.: Sensör Kontrollü Otopark Baiyer Otomasyonu Projesi, F.Ü. T.E.F. Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü, Robotik Dersi, Proje No:2007/4 2596
2597