O-bOt ile Uygulamalı Deneyler

O-bOt ile Uygulamalı Deneyler Deney 1: Tekerlek Çapı Gidilen Yol Đlişkisinin Bulunması

1 AMAÇ Bu deneyde, robotu hareket ettirmek için kullandığımız tekerleklerin çaplarının ve motorların dakikada attıkları tur sayılarının, robotun hareketi esnasında gideceği yolu nasıl etkilediğini araştıracağız. Öncelikle tekerleklerin çaplarını ölçerek not edeceğiz. Daha sonra, tekerleğin çapından yola çıkarak tekerleğin çevresini hesaplayacağız. Bunun ardından motorların bir dakikada kaç tam tur attığını deneyerek bulacağız. Tüm bu aşamalar sonucunda elde ettiğimiz veriler ile robotun bir metrelik parkur üzerinde hareket etmesi için motorlarının kaç saniye çalışması gerektiğini tahmin edeceğiz. Ölçüm ve hesaplamalarımızın sonuçlarını programlayacağımız ObOt üzerinde deneyeceğiz. Kazanım ve Amaçlar: - Tekerleklerin çaplarının ve motorların dakikada attıkları tur sayılarının robot tarafından alınan mesafe üzerindeki etkilerini bulmak, - Tekerleklerin çaplarını ölçerek çevresini bulmak; motorların kaç saniye dönmesi gerektiğini hesaplamak ve robotu tahmini olarak bir metrelik parkur üzerinde hareket ettirebilmek, - Hesaplamış olduğumuz değerlerle, uygulama sonucu elde ettiğimiz değerleri karşılaştırmak, - Matematiksel denklemlerde hesapladıklarımız ve uygulamadaki ölçümlerimizin varsa farklılıklarının nedenlerini bulmak ve incelemek,

2 GĐDĐLEN YOLUN HESAPLANMASI Tekerlek Çapı Gidilen Yol deneyi için kullanacağımız denklem aslında çok yaygın olarak bilinen basit bir geometri kuralıdır. Bu kurala göre tekerlek, her bir tam tur dönüşünde çevresi kadar yol almış olur. Diğer bir deyişle, tekerlek bir tur dönmüşse çevresi kadar, iki tur dönmüşse çevresinin iki katı kadar, üç tur dönmüşse çevresinin üç katı kadar mesafe ilerleyecektir. Bu kuralı aşağıdaki gibi formül haline dönüştürebiliriz: ROBOTUN ALDIĞI MESAFE = (TEKERLEĞĐN ÇEVRESĐ) x (MOTORUN TUR SAYISI) 3 KULLANACAĞIMIZ MALZEMELER Deney esnasında, incelemelerimizi yapmak üzere bir O-bOt kullanacağız. Bunun yanı sıra, robotumuzu programlamak için idea yazılımı gerekecek. Tekerleklerin çapının ölçülmesi için bir adet kumpas veya cetvel, mesafeleri ölçmek için bir adet metre ve işaretleme işlemlerini yapmak için bir adet siyah şerit bant deney sırasında bize yardımcı olacak. Deney için gerekli malzeme listemiz: - O-bOt - idea Yazılımı - Kumpas veya Cetvel - Şerit Metre - Siyah Bant ObOt Kumpas, Şerit Metre ve Siyah Bant Şekil 1 Deney için gerekli malzemelerimiz. idea Yazılımı

4 UYGULAMA ADIMLARI 1. ADIM: TEKERLEKLERĐN ÇEVRESĐNĐN HESAPLANMASI Bu adımda kumpas veya cetvel kullanarak tekerleğin çapını ölçeceğiz. Tekerleğin çapından yola çıkarak çevresini hesaplayacağız. Hesapladığımız bu değer, tekerleğin bir tam turunda alacağı mesafe değeri olacaktır. Đşlem Basamakları: 1. Robotun hareketi için kullanılmış olan tekerleklerden birini çıkararak çapını bir cetvel veya kumpas yardımı ile ölçünüz ve elde ettiğiniz değeri not ediniz: Şekil 2 Tekerlek çapının ölçülmesi. 2. Bir çemberin çevresi, o dairenin çapı ile pi sayısının (π = 3,14) çarpılması ile elde edilir. Tekerleğin çevresini, ölçtüğünüz çapı ve aşağıdaki denklemi kullanarak hesaplayınız: Çemberin Çevresi = pi x Çemberin Çapı veya Çemberin Çevresi = 2 x pi x Çemberin Yarıçapı

2. ADIM: MOTORLARIN DAKĐKADA ATTIKLARI TUR SAYISININ BELĐRLENMESĐ Bu adımda robotta kullanılan motorların dakikada attıkları tam tur sayılarını tespit edeceğiz. Bir dakika için hesaplayacağımız bu değeri, idea programında saniye değeri kullanıldığı için daha sonra saniye değerlerine dönüştüreceğiz. Đşlem Basamakları: 1. Robotun hareket etmesini sağlayan temel bileşenler olan motorlardan bir tanesini robotun üzerinden çıkarınız ve motorun üzerindeki tekerleğin herhangi bir yerini kalem ile işaretleyiniz. Bu işaret motorun dönüşü esnasında her bir turu sayabilmenizi sağlayacaktır. Şekil 3 Motor ve işaretleme işlemi. 2. Daha sonra motoru güç kaynağına bağlayarak bir dakika süresince hiç duraklatmadan çalıştırın ve motorun bu süre içerisinde kaç tur attığını gözlemleyerek not alın. 3. Bu aşamadan sonra bulduğunuz değer, motorun bir dakika çalışması süresinde ölçülen değerdir. Bize ise saniyedeki tur sayısı gerektiği için doğru orantı denklemi kullanarak bu değeri bir saniye için dönüştürünüz: 60 SANĐYEDE (1 Dk.) X TUR DÖNÜYORSA 1 SANĐYEDE KAÇ TUR DÖNER?

3. ADIM: MOTORLARIN KAÇ SANĐYE ÇALIŞACAĞININ HESAPLANMASI Artık, tekerleklerin çevresini, motorların saniyede kaç tur döndüğünü ve motorlara bağlı olan tekerlekler ile tam bir tur atıldığında alınacak mesafeyi biliyoruz. Elimizdeki bu bilgilere dayanarak ObOt un bir metrelik mesafeyi ilerleyebilmesi için motorlarının kaç saniye çalışması gerektiğini hesaplayacağız. Đşlem Basamakları: 1. Öncelikle tüm uzunluk birimlerini mm ye cinsine çeviriniz. Daha sonra, deneye başlarken verilen matematiksel denklemde, elde ettiğiniz verileri yerlerine koyunuz. Robotun alacağı mesafe; parkurun uzunluğu (1 metre), tekerleklerin çevresi ise birinci adımda hesapladığınız değerdir. Bu işlem sonunda motorların tur sayılarını bulacaksınız: ROBOTUN ALDIĞI MESAFE = (TEKERLEĞĐN ÇEVRESĐ) x (MOTORUN TUR SAYISI) - Robotun Aldığı Mesafe: 1 metre = 1000 mm. - Tekerleğin Çevresi: 1. Adımda hesapladığınız değer. - Motorun Tur Sayısı: Bulmak istediğimiz değer. 2. Buradan motorların tur sayısını bulduktan sonra kaç saniye çalışmaları gerektiğini hesaplamak artık çok kolay. Çünkü 2. adımda motorların saniyede kaç tur attıklarını bulmuştuk. Artık motorların kaç tur atması gerektiğini bildiğinize göre doğru orantı denklemi ile kaç saniye çalışacaklarını hesaplayabilirsiniz.

ÖRNEK HESAPLAMA 1. Elimizde çapı 100 mm olan tekerlek olduğunu varsayalım. Öncelikle tekerleğin çevresini hesaplıyoruz: Dairenin Çevresi= ( pi ) x ( Dairenin Çapı ) Dairenin Çevresi = 3,14 x 100 Dairenin Çevresi = 314 mm 2. Daha sonra motorların dakikada kaç tur attığını sayıyoruz. Elimizdeki motorların dakikada 120 tur attığını varsayalım. Programlama esnasında bize saniye cinsinden değerler gerekeceği için dakika için ölçtüğümüz bu değeri saniyeye çeviriyoruz: 60 Saniyede (1 dakika) 120 tur dönüyorsa, 1 saniyede Kaç tur döner? Bu işlem sonucunda motorun bir saniyede 2 tur döndüğünü buluruz. 3. Robotun izleyeceği parkurun uzunluğunun 1570 mm olduğunu varsayalım. Deneyin başında verilen denklemde verileri yerlerine yazıyoruz: Robotun Aldığı Mesafe = (Tekerleğin Çevresi) x (Motorun Tur Sayısı) 1570 = 314 x Motorun Tur Sayısı Motorun Tur Sayısı = 5 Bu işlem sonucunda mevcut tekerlek ve motorların 1570mm lik parkuru gidebilmesi için motorların 5 tur atması gerektiğini buluyoruz. 4. Son olarak motorları kaç saniye çalışması gerektiğini hesaplayacağız. Motorlar bir saniyede iki tur attığına göre beş turu kaç saniyede atacaklarını doğru orantı denklemi ile hesaplıyoruz: 2 turu 1 saniyede atıyorsa 5 turu Kaç saniyede atar? Buradan motorların 5 turu 2,5 saniyede atacağını buluruz ve programımızı bu bilgiye göre hazırlayabiliriz.

4. ADIM: DENEYĐN O-bOt ĐLE UYGULANMASI Artık robotun parkur üzerindeki hareketi için ihtiyacımız olan tüm bilgilere sahibiz ve bunları robot üzerinde uygulayarak kullandığımız denklemlerin geçerli olup olmadığını kontrol edeceğiz. Đşlem Basamakları: 1. Öncelikle yaptığınız hesaplar ile elde ettiğiniz bilgiler doğrultusunda idea yazılımı ile O- bot a yüklenecek olan programı yazınız ve robota yükleyiniz. 2. Bir yüzey üzerine, metre ve siyah şerit bant yardımı ile bir metrelik parkurun başlangıç ve bitiş noktalarını çiziniz: Şekil 4 Parkur Başlama ve Bitiş Çizgilerinin Çizilmesi. 3. Daha sonra robotu çizginin üzerine koyunuz: Şekil 5 Robotun Çizgi Üzerine Konulması. 4. Robotu çalıştırınız ve gittiği mesafeyi ölçerek not ediniz. Bu işlemi üç kere tekrarlayınız ve sonuçları not etmeyi unutmayınız. Şekil 6 Robotun ilerlemesi.

5. ADIM: ANALĐZ 1. Yaptığınız üç denemede robot her seferinde aynı uzunlukta mesafeye gitti mi? Sonuçlarını ve sebeplerini tartışınız. 2. Üç denemede elde ettiğiniz sonuçların ortalamasını hesaplayınız. Bu hesaplama için aşağıdaki formülü kullanınız: 3. Üç deneme sonucunun ortalamasının alınmasındaki amaç nedir? Tartışınız. 4. Uygulamada robotun gittiği mesafe ile parkur uzunluğu (1 metre) arasındaki fark ne kadar? Aşağıdaki formülü kullanarak, ölçülen değer ile hesaplanan değer arasındaki yanılmayı % cinsinden hesaplayınız.