Web viewDC gerilim denetleyici tarafından PWM sinyali ile kontrol edilen kıyıcı devresine giriş...

T.C.

YÜZÜNCÜ YIL ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BİLGİSAYAR KONTROLLÜ MOBİL ROBOT KOL

LİSANS BİTİRME TEZİ

HAZIRLAYANLAR

FIRAT DEMİREL

DANIŞMAN

Yrd. Doç. Dr. M. Nuri ALMALI

VAN 2016

ÖZET

BİLGİSAYAR KONROLLÜ MOBİL ROBOT KOL

DEMİREL, Fırat

Bitirme Tezi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

Danışman: Yrd. Doç. Dr. M. Nuri ALMALI

Haziran 2016,68 sayfa

Tasarlanan tez çalışmasında, hareket edebilen mobil robot kol tasarımının RF(Radyo Frekansı) aracılığıyla bir bilgisayar tarafından eş zamanlı kontrolüdür. Robot kol üzerinde bulunan kamera ve lazer LED yardımıyla bilgisayar başındaki kullanıcı gece ve gündüz kumanda ettiği aracın hangi yöne gittiğini rahatlıkla görebilmektedir. Bu sayede mobil robotu kullanan kişi, bir aracın altına veya bir menfezin içine yerleştirilmiş nesnelerin görüntülerini, robot kol üzerindeki kamera sayesinde canlı olarak komuta biriminde izleyebilecek ve müdahale edebilecektir. Bu çalışmada günümüzde insan hayatı için tehlikeli olabilecek ya da insanların ulaşamayacağı kadar dar alanlarda, görev yapabilecek bir araç tasarlanmıştır.

Anahtar kelimeler: Mobil Robot Kol, RF (Radyo Frekansı) ile Haberleşme, Lazer LED, ARDUINO

i

ÖN SÖZ

Çalışmalarımız boyunca, ihtiyaç duyduğumuz bilgi, öneri ve desteklerini

esirgemeyen tez danışmanımız Yrd. Doç. Dr. M. Nuri ALMALI ’ya teşekkür

ederim.

2016

FIRAT DEMİREL

ii

İÇİNDEKİLER

SAYFA

ÖZET..............................................................................................................................İ

ÖN SÖZ.........................................................................................................................İİ

İÇİNDEKİLER................................................................................................................İİİ

1.GİRİŞ..........................................................................................................................1

2.MATERYAL VE YÖNTEM..........................................................................3

2.1.Materyal..............................................................................................3

2.1.1.Mobil robot kol mekanik yapısı.......................................................4

2.1.1.1.Mobil robot kol seçimi................................................................ 4

2.1.1.2.Mobil robot kol tutucu yapısı.......................................................7

2.1.1.3.Mobil robot kol eklem yapılarında kullanılan dc motorlar...........8

2.1.1.3.1 DC motorun çalışma prensibi.................................................8

2.1.1.3.2 DC motorlarda analog kontrol................................................9

2.1.1.3.3 DC motorlarda sayısal kontrol................................................10

2.1.2 Mobil robot kol araç tasırımı............................................................10

iii

2.1.2.1 Mobil robot kol hareket aksamı ve hareket şekli..........................12

2.1.2.2 Yönlendirme..................................................................................13

2.1.2.3 Tank palet mekanizması................................................................14

2.1.2.4 Süspansiyon...................................................................................14

2.1.2.5 Palet aktarma organları.................................................................16

2.1.3 Mobil robot kol elektronik kontrol üniteleri.......................................16

2.1.3.1. Ana elektronik kontrol kartı tasarımı............................................17

2.1.3.2. Güç kaynağı...................................................................................18

2.1.3.3 Lazer led.........................................................................................18

2.1.4. Mobil robot kol kablosuz haberleşme modülü....................................20

2.1.4.1. ATX-34S Verici anten entegresi......................................................22

2.1.4.2. ARX-34 Alıcı anten entegresi..........................................................24

2.1.5. Mobil robot kol görüntü modülü.........................................................25

2.1.5.1. Entegre kamera..............................................................................25

2.1.5.1.1.RF kameranın sisteme entegrasyonu...........................................27

2.1.5.1.2.Kullanılan kameranın özellikleri...................................................27

2.1.5.1.3.Kamera kalibrasyonu...................................................................29

2.1.5.2.Kullanılan TV kartının özellikleri........................................................30

2.1.5.3.Görüntünün bilgisayar ortamına aktarılması.....................................31

2.2.Yöntem....................................................................................................32

2.2.1.Ana kontrol kartı tasarımı...................................................................33

2.2.2.Kullanıcı arayüz programı ve arduıno yazılımı....................................35

2.2.2.1. Arduıno yazılımı..............................................................................35

2.2.2.2.Verici-Arduino kodları........................................................................36

2.2.2.3.Alıcı-Arduino kodları...........................................................................44

2.2.2.4.Mobil robot kol kullanıcı arayüz programı.........................................50

2.2.3.Kullanıcı arayüz programı tasarımı......................................................51

2.2.3.1.Arayüz ve programın algoritması.....................................................52

2.2.3.2.Arayüz yazılımı.................................................................................53

3.Sonuç ve öneriler.........................................................................................62

4.Kaynakça......................................................................................................65

5.Özgeçmiş......................................................................................................66

1. GİRİŞ

Çağımızda robot kavramı hemen hemen herkesin aşina olduğu ve gün geçtikçe daha fazla hayatımıza dâhil olan araçlar olarak karşımıza çıkmaktadır.

Yapılan çalışmada oldukça özel bir konu olan tehdit algılama ve bomba imha robotlarına yönelik yapılan çalışmalar incelenmiş olup, kablosuz kontrol edebilen bir mobil(hareketli) robot kol tasarımı gerçekleştirilmiştir.

Genel hatları ile robotlar hakkında bilgi verilerek robotların geçmişten günümüze kadar olan, tarihi süreçteki gelişimleri ve tezin konusu olan, günümüzde tehdit algılama sistemlerinde kullanılan mobil robot uygulamalarına daha yakından bir bakış sağlayacak bilgiler mevcuttur.

Mobil robotlar, robotik alanında yapılan çalışmalar ile hızlı gelişen bir araştırma alanı oluşturmaktadır. Yirminci yüzyılda hareketli robotlar, eğitim kurumlarından araştırma merkezlerine, devlet kurumlarından güvenlik şirketlerine kadar geniş bir kesimin ilgisini çekmiş ve popüler bir sektör haline gelmiştir. Mobil robotlar her geçen gün kullanım alanı genişlemekte olup, yakın gelecekte bu robotlar hayatımızda önemli görevler üstleneceği hedeflenmektedir.

Tez çalışmasında, öncelikle mobil robot araştırmalarında kullanılabilecek, geliştirmeye açık uzaktan kontrollü mobil robot kol tasarlanmıştır. Mobil robot kol değişik uygulama alanlarında kullanılabilmesi için de geliştirilebilir bir yapıda tasarlanmıştır. Rahatlıkla taşınabilmesi, kısa zamanda konfigürasyonunun değiştirilebilmesi, engebeli arazi koşullarında bile rahatça hareket edebilmesi için paletli bir araç tasarlanmıştır.

Bu tez çalışmasında daha önce yapılan mobil robot çalışmaları işlev ve fonksiyonları incelenerek, daha efektif kontrol yöntemleri geliştirilmeye çalışılmıştır. Tasarlanan mobil robot kol RF aracılığıyla bir bilgisayar tarafından eş zamanlı kontrolü yapılmıştır.

1

Kullanıcının direktifleri doğrultusunda bilgisayarın USB portuna aktarılan veriler, RF verici modül aracılığı ile araç üzerinde bulunan RF alıcı modüle kablosuz bir şekilde iletilerek haberleşme sağlanmaktadır. Araca gelen veriler de Arduino'ya iletilerek ilgili entegreler ve bunlara bağlı modüller kontrol edilmektedir

Tez çalışmamızda mobil robot kolun tasarım aşamaları aşağıda sunulmuştur. Yapılan çalışma beş aşamada gerçekleştirilmiştir.

Birinci aşamada, mobil robot mekanik yapısında kullanılan robot kol ve araç hakkında teknik bilgiler verilerek, modül yapıları ayrıntıları ile açıklanmıştır.

İkinci aşamada, mobil robot kolun kontrolünde kullanılacak elektronik kontrol üniteleri hakkında teknik bilgiler verilmiştir. Mobil robot kol kontrolü üç modülden oluşturulmuştur. Bu modüllerden birincisi ana elektronik kontrol kartı, ikinci modül RF verici devresi ve üçüncü modül ise RF alıcı devresinden oluşmaktadır. Birinci modül ile aracın tüm hareketlerinin kontrolü bu modül ile sağlanmaktadır. İkinci modül, bilgisayar ile ana kontrol kartının veri alışverişi işlemleri yapılmaktadır. Üçüncü modül ile bilgisayar yazılımında meydana gelebilecek olumsuz bir durumda bilgisayardan bağımsız çalışabilen bir kumanda modülü tasarlanmıştır. Çalışmanın devamında tasarlanan modüller hakkında teknik bilgiler sunulmuştur.

Üçüncü aşamada, mobil robot kol haberleşme ünitesinde kullanılan RF iletişim modülleri hakkında teknik bilgiler sunulmuştur.

Dördüncü aşamada, mobil robot kol kamera ünitesinde kullanılan görüntü modülü hakkında teknik bilgiler sunulmuştur.

Beşinci aşamada, mobil robot kol kontrolü için Visual Studio programı ile tasarlanan yazılım programı oluşturma aşamaları hakkında teknik ve görsel bilgiler sunulmuştur.

2

2. MATERYAL VE YÖNTEM

2.1. Materyal

Tasarlanan tez çalışmamızda; bilgisayar üzerinden RF iletişim modülü ile kontrol edebilen hareketli mobil robot kol maket uygulaması yapılmıştır. Yapılan çalışmanın tasarım aşamaları aşağıda verilen başlıklar adı altında sunulmuştur. Bu aşamalar;

1-) Mobil robot kol mekanik yapısı

2-) Mobil robot kol elektronik kontrol ünitesi

a) Ana Elektronik Kontrol Kartı

b) RF Verici Devresi

c) RF Alıcı Devresi

3-) Mobil Robot Kol Haberleşme Ünitesi 4-) Mobil Robot Kol Kamera Ünitesi

5-) Mobil robot kol kontrolü için bir yazılım programı tasarlanmıştır.

3

2.1.1. Mobil robot kol mekanik yapısı

2.1.1.1. Robot kol seçimi

Tez çalışmasında kullanılan robot kolun tercih edilme sebebi, daha yüksek hız ve daha hassas hareket kabiliyetine sahip robotlar olmasına rağmen bu

üstün robotların sadece endüstride kullanıldığından ve bu tarz robotların maliyetinin çok yüksek olması sebebiyle bu tez kapsamında piyasada bulunanlar arasında her yönden en iyisi olan, dört serbestlik derecesine sahip robot kol

ARM kullanılmıştır. Bu robot kolu hızlı, hassas ve tekrarlı hareketler yapmaya uygundur. Seçilen robot kol aşağıdaki şekilde görülmektedir.

Tez projemizde proje de kullanılan robot kol 4 eksende hareket edebilen bir yapıya sahiptir.

Şekil 3.1. Tez çalışmamızda kullanılan robot kol kiti.

4 Robot kol, hareket kabiliyeti sayesinde çok geniş bir alana erişebilir. Aşağıdaki çizimde her bir bağlantı noktasının ulaşabildiği alan X-Y koordinatında gösterilmiştir. Eklemler dairesel koordinata sahip olduğu için, her bir aksam dairesel erişim alanı ile ifade edilmiştir. En dıştaki yarım daire, kolun ulaşabileceği uç noktayı göstermektedir. Aynı zamanda bu alan, tutucunun da erişim alanını ifade eder.

Şekil 3.2. Mobil robot kol erişim alanı.

5

Robot kolda her bir eklem için 5 volt DC motor kullanılmış olup, toplam dört eklem ve bir tutucu için 5 adet DC motor kullanılmıştır.

Şekil 3.2. Projede kullanılan robot kollun üç boyutlu çizimi.

Bunlar sırasıyla:

Taban ; x ekseni etrafında 350 derecelik bir hareket olanağı sağlar. Omuz ; x ekseni ile y ekseni arasında 180 derecelik bir hareket olanağı sağlar.

Dirsek ; x ekseni ile y ekseni arasında 340 derecelik bir hareket olanağı sağlar.

Bilek ; x ekseni etrafında 150 derecelik bir hareket olanağı sağlar.

Pense ; istenilen cismi tutmak için 0-40 mm arasında hareket sağlar.

6

Bir robot kolu; yapacağı işe göre dönel ya da bulunduğu eksende düz hareket yapabilen eklemlere sahip, tutma mekanizmaları olan, mikroişlemci, mikro denetleyici veya diğer bilgi işlem elemanları ile kontrol edilebilen elektromekanik bir sistemdir. Tez çalışmamızda robot kol bilgisayar tabanlı bir ara yüz programı ile kontrol edilebildiği gibi, bağımsız çalışabilen bir mikroişlemci kontrollü bir kumanda modülü ile de kontrol sağlanabilmektedir.

2.1.1.2. Robot kol tutucu yapısı

Tutucular veya kıskaçlar, robot kol üzerinde insan elinin işlevini gerçekleştirecek aksamlardır. Bilimsel çalışmalarda robot kol aksamı insan elini birebir simüle edecek bir tutucu geliştirmek istenmekte, ancak böyle bir tasarımın yapılması oldukça zor bir işlemdir. Bu nedenle gerektiğinde değiştirebilmek için farklı tutucular robot üzerine yerleştirilebilir.

Şekil 3.3. Tutucu tasarımı.

Seçilen tutucu yapısında 1 adet 5 volt DC motor ve buna bağlı dişli sistemi ile tutucu yakalama ve bırakma işlemi yapmaktadır.

7

2.1.1.3. Mobil robot kol eklem yapılarında kullanılan dc motorlar

Seçilen robot kol eklem yapısında 4 adet 5 volt Redüktörsüz DC motor ve buna bağlı dişli sistemi ile robot kol eklem yapıları meydana getirilmiştir.

Şekil 3.4. Mobil robot kol eklem yapılarında kullanılan d.c motor ve dişli yapısı.

2.1.1.3.1. D.C motorun çalışma prensibi

DC motorlar küçük boyutla imal edilebilir olması ve maliyetinin düşük olması sebebiyle yaygın kullanım alanına sahiptirler. Kutuplarına uygulanan DC gerilim motorun dönmesini sağlamaktadır. Uçlarının ters çevrilmesi ile motorun dönüş yönü de ters değişmektedir. Dönüş hızı ise doğrudan uçlara uygulanan DC gerilimin büyüklüğü ile ilgilidir. Yüksek gerilim motorun hızlı dönmesini sağlar. DC motorun çalışma prensibi çok basittir. Endüvi içine sarılmış olan bobinlere enerji verilerek bir mıknatıslanma meydana gelir. Mıknatısın 2 kutbu vardır. Bunlar N ve S kutuplarıdır. Aynı kutuplar birbirini iter ve zıt kutuplar birbirini çeker. DC motorlar manyetik kutupların birbiriyle bu etkileşim ilişkisi üzerine kurulmuş dönme hareketi sağlayan cihazlardır.

8

Şekil 3.5. DC Motor içyapısı ve dönme hareketi.

DC motorun uyartım sargılarına enerji verilerek bir dönel alan oluşturulur ve motorun dönmesi sağlanır. Dönel alanı oluşturan sargılara uygulana DC gerilimdir. DC gerilimin değerine göre N ve S kutupları birbirleri arasında motoru döndüren kuvvetin oluşmasını sağlarlar (Anonim, 2014c).

2.1.1.3.2. D.C motorlarda analog kontrol

DC motorların hız kontrolü 1891 yılında ilk olarak Ward Leonard tarafından gerilim kontrolü vasıtasıyla gerçekleştirilmiştir. Bu yöntem sayesinde endüvi devresine eklenen dirençler vasıtasıyla gerçekleştirildiği için sistemin verimi dirençlerde meydana gelen kayıptan olumsuz etkilenmekteydi. Güç elektroniğinde kullanılan anahtarlama elemanı olarak tristörün kullanılmaya başlamasıyla DC motorların hız kontrolünde ayarlı gerilim kaynakları ön plana çıkmıştır. Daha sonraki dönemlerde anahtarlama elemanı olarak MOSFET, IGBT ve GTO gibi yarıiletken elemanlar kullanılmaya başlanmıştır.

İlk dönemlerde bu elemanların anahtarlamaları analog devreler tarafından yapılmaktaydı ve frekansları düşük gürültüden etkilenme riskleri yüksekti. Daha sonraları sayısal kontrol elemanlarının kullanılmasıyla çevresel etmenlerden etkilenme riski azaltılmıştır. Bu sayede daha yüksek anahtarlama frekansı değerlerine çıkılmıştır.

9

Sayısal anahtarlama algoritmaları PWM (Pulse Witdh Modulation) kontrol tekniği ile sağlanmıştır. Sistem içinde kullanılan sayısal kontrol elemanları daha güvenilir, gürültüden daha az etkilenir ve esnektirler.

2.1.1.3.3. D.C motorlarda sayısal kontrol

Motor sürme denetleyici devrelerinin kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Bu sürücüler genellikle motorları çalıştırıp durdurmaya veya bir yarıiletken anahtarlama elemanının tetikleme açısını değiştirerek DC motorların kontrolünde kullanılmaktadır. DC gerilim denetleyici tarafından PWM sinyali ile kontrol edilen kıyıcı devresine giriş gerilimi olarak uygulanır. Motordan referans gerilimi alınır ve değişen yüke göre PWM sinyalinin doluluk oranı ayarlanır. DC kıyıcılar daha verimli olup frekansa bağlı alternatif demir ve bakır kayıpları yoktur ( Khoei ve Hadidi, 1996)

2.1.2. Mobil robot kol araç tasarımı

Tezimizde kullanacağımız mobil robot kol aracın secimi için aşağıda belirtilen kriterleri yerine getiriyor olmalıdır.

Engebeli arazi şartlarında hareket kabiliyetine sahip olmalı

Ulaşılması istenilen noktaya minimum sapma payı ile ulaşılmalı

10

Süspansiyon Sistemi İle titreşimleri minimize etmeli

Enerji sarfiyatları minimum olmalı

Şekil 3.6. Mobil robot kol için kullanılan araç.

Tasarımdan kaynaklanan zorluklar nedeni ile robotun hareketini sağlayacak olan motorlara büyük iş yükü düşmektedir. Tank palet mekanizması hemen hemen her tür zeminde hareket imkânı sunmasının yanı sıra, sürtünme kuvvetini artırmasından dolayı motorları daha fazla zorlayabilmektedir. Motorun en fazla gücü ilk harekete geçiş anında harcadığı bilinmektedir. Bu da ilk hareket anında güç sarfiyatının maksimuma çıkması gibi önemli bir sorun çıkarır. Bu sorunun önüne geçebilmek için motorun dönüş hareketini direk olarak paletlere iletmektense bir çark düzeneği yardımıyla dönüş hızının düşürerek torkun artırılması sağlanır.

11

2.1.2.1. Mobil robot kol hareket aksamı ve hareket şekli

Sistem, bilgisayarda kurulu kullanıcı ara yüz programından gönderilen komutları RF alıcı-verici entegreler vasıtasıyla mobil araç kontrol kartına iletilerek, arduinonun istenilen motorun ınput girişini tetiklenerek araç kontrol edilmektedir.

Mobil araç hareket aksamında 2 adet 9 volt DC motor kullanılmıştır. Aracın ileri –geri hareketleri arka kısımda bulunan DC motor tarafından sağlanmakta ve arkada bulunan diğer DC Motor ile de aracın sağa-sola dönüş manevrası yapılmaktadır.

Şekil 3.7: Aracın hareket edebilme yapısı.

12

2.1.2.2. Yönlendirme

Paletli bir aracı yönlendirmek dikkate değer bir enerji sarfiyatı gerektirir. Araç dönerken paletin uç ve son noktaları hareket doğrultusuna diktir. En fazla enerji sarfiyatı normal dönüş hareketidir. Çünkü bu tür bir hareket maksimum hızın gerektirdiği durumlarda ortaya çıkar. Dönüş ekseninin yarıçapı genişledikçe ihtiyaç duyulan enerji miktarı da azalır (Johns, 2003).

Şekil 3.8. Dönüş hareketinde paletin maruz kaldığı kuvvet vektörleri.

Dönüş hareketi her eklemin ya da palet parçasının ucuna doğru gittikçe daha fazla sürtünme kuvvetine maruz kalmaktadır. Sürtünme kuvvetinin bu kadar yüksek oluşu temas yüzeyinin fazla olması ile alakalıdır. Bu noktaya kadar bahsedilen bu dezavantaj aynı zamanda paletli tasarımın avantajlı olduğu bölümü de içinde barındırmaktadır. Sürtünme kuvveti yüksek olduğu için yüzeye tutunma oranı da yüksek olacaktır. Bu sayede paletli tasarım, normal tekerlekli araçların çıkamayacağı eğimli yüzeylerde rahat hareket etme olanağı sunar. Ayrıca temas yüzeyinin diğer tasarımlara göre çok fazla olması ağırlığın dengeli dağılmasını sağlar. Bu özellik yumuşak zeminlerde aracın saplanmasını engeller.

13

Ayrıca atalet tek merkezden palet boyunca dağıldığı için çekiş gücü her yerde eşittir. Tez çalışmamızda paletli bir aracın avantaj ve dez avantajları yukarıda belirtilen özellikler dikkate alınarak, paletli bir araç tasarımı gerçekleştirilmiştir.

2.1.2.3. Tank palet mekanizması

Mobil Robot Kolun yüzey koşullarına ayak uydurabilmesi ve rahat hareket edebilmesi için tasarım aşamasında, günümüz arazi muharebe araçlarında da sıkça kullanılan palet mekanizması esas alınmıştır. Özellikle robotun çalışması gerekecek ortam koşullarının önceden kestirilemeyeceği göz önünde bulundurulursa, çok yönlü bir tasarım yapılması akıllıca olacaktır.

2.1.2.4. Süspansiyon

Mobil robot araç palet mekanizmasının tüm hareket aksamı boyuncasüreklilik göstermesi; palet boyundan kısa olan engebelerde hasar görmesine neden olabilir. Bu sorun tekerli araçlarda kullanılan süspansiyon destekleri ve kısmen esnek bir palet tasarımı ile aşılabilmektedir. Süspansiyon sistemi paletin yere temas ettiği yüzey boyunca belirli aralıklarla bağımsız dönebilen ve bağımsız yaylanabilen tekerlek düzenekleri ile sağlanmıştır.

14

Şekil 3.9.Palet süspansiyonu.

(1-Arka sürücü teker, 2-palet, 3-Destek silindirleri,4-Ön sürücü teker, 5-

süspansiyon tekerleri,6-Ara tekerlek) (Pektaş, 2010).

Mobil aracın süspansiyon gereksinimi arazi koşullarına ve maksimum araç hızına bağlı olarak değişmektedir. Tasarımı gerçekleştirilen mobil robot kol süspansiyon ve şok emici donanım özelliklerine sahip olduğundan araçta meydana gelebilecek sarsıntıları minimize edilerek, zor arazi şartlarında da çalışma yapabilecektir.

15

2.1.2.5. Palet aktarma organları

Motordan alınan gücün palete aktarılması büyük çaplı bir çark tarafından gerçekleştirilir. Bu işlem çarkı direk olarak motor tarafından hareket ettirilir ve üzerindeki dişliler vasıtası ile paletteki boşluklara tutunarak paletin hareket etmesini sağlar. Palet mekanizması üzerinde gerekli gerilimi sağlamak amacıyla hareket çarkının karşı tarafına bağımsız dönen bir boş teker yerleştirilir.Bu sayede paletin mekanizmadan sıyrılması engellenmiş olur. Tez çalışmamızda kullanılan araca yukarıda belirtilen olumsuz durumları ortadan kaldırmak için palet aktarma organları montajı yapılmıştır.

2.1.3. Mobil robot kol elektronik kontrol üniteleri

Tasarlanan mobil robot kol maket uygulamamızda ana kontrol kartı, veri alışverişi için RF alıcı-verici devresi kullanılmıştır. Tasarlanan mobil robot kol maket uygulamamızın modüller arası etkileşimi bloklar halinde sunulmuştur.

Şekil 3.11. Merkezi kontrol ünitesi ve ara birimlerle etkileşimi.

16

2.1.3.1. Ana elektronik kontrol kartı tasarımı

Mobil robot kol ana kontrol ünitesi cihazın yapacağı tüm hareketlere karar verilen kısımdır. Robot çevreden aldığı bilgileri kontrol ünitesinde derler ve yapacağı harekete dair kararlar alır. Bu kararların hareket aksamlarına iletilmesi de kontrol ünitesi tarafından idare edilmektedir.

Tipik olarak DC motor kontrol devreleri, zamanlama devreleri ile birlikte tasarlanmaktadır. Ancak tez çalışmamızda motorun çalıştırılma süresi tasarladığımız yazılım ile sağlanmıştır. Böylece robot modülleri tasarlanan yazılım programı tarafından verilen komutlar ile eş zamanlı kontrol edildiğinden, yaptırılacak işlemler için ekstra bir veri depolama aygıtına ihtiyaç duyulmamıştır. Ayrıca kamera içinde ayrı bir veri- alışverişi modülü kullanıldığından, ana kontrol devresi daha basit bir yapıda tasarlanarak gerçekleştirilmiştir. Bu da tasarım maliyetini minimum düzeye indirilmiştir.

Şekil 3.12. Ana elektronik kontrol kartı fritzing çizimi

17

2.1.3.2. Güç kaynağı

Mobil robot kol için güç kaynağı seçilirken önce +9V’luk bir pil düşünülmüştür. Ancak bu pil düşük akımı (110 mA) sebebiyle tercih edilmemiştir. Bunun yerine daha güçlü olan akü seçilmiştir. Akünün özellikleri şöyledir:

▪ Besleme Gerilimi : +12 V ▪ Besleme Akımı : 0.7 A/saat ▪ Ağırlık : 350 gr.

Tasarladığımız güç regülatörü girişine uygulanan 7-35 volt arasında herhangi bir gerilim 7805 entegre çıkışı 5 volt, 7809 entegre çıkışından 9 volt, 7812 entegre çıkışından 12 volt gerilim elde edilmiştir. Tasarladığımız devre Şekil 3.19’da verilmiştir.

Şekil 3.13. Tasarladığımız güç regülâtörü devre şeması.

2.1.3.3. Lazer LED

Projenin temel amaçlarından bir tanesi, tasarlanan aracın insan hayatı için tehlikeli olabilecek yerlerde kullanılması olduğundan aracın her türlü ortama girebileceği düşünülerek üzerine güçlü bir lazer LED yerleştirilmiştir. Karanlık ortamlarda kullanılacak LED ile kameradan daha net bir görüntü alınabilmektedir.

18

Şekil 3.14. Mobil robot kol üzerinde bulunan lazer LED

Mobil robot kolda kullanılan Lazer LED aydınlatma modülünün teknik özellikleri aşağıda verilmiştir.

3528 SMD LED

Çalışma gerilimi: 12V DC

Işık açısı: 120 derece

Şerit Uzunluğu: 5 metre

Çalışma akımı: 40 mA

LED Omuru: 50.000 saat

19

2.1.4. Mobil robot kol kablosuz haberleşme modülü

Prototip tasarımda kullanılan RF kitlerin sağlıklı olarak haberleşebilmesi için belirli bir veri yapısı kullanılma zorunluluğu vardır. RF modüllerin enerjilendirildikten sonra donanımı haberleşmeye hazırlamak için değişken uzunlukta preamble (başlangıç değeri) gönderilmesi gerekmektedir. Uygulamada kullanılan preamble 1 ve 0‘ lardan oluşan bir veri dizisidir. Donanımsal gereklilikten dolayı 5 byte’dan oluşan 0x55 veya 0xAA veri dizisi gönderilir. Sonrasında alıcı verici arasındaki el sıkışma protokolünü sağlayacak olan senkron bilgisi gönderilir.

Şekil 3.21. Mobil robot kol RF iletişim yapısı.

Tasarladığımız mobil robot kol maketimizde haberleşmede kullanılmak üzere 1 adet RF verici modül olarak ATX-34S, alıcı modül olarak ARX -34S kullanılmıştır.

20

Şekil 3.22. ARX-34 kablosuz alıcı ve – ATX-34 verici modülleri.

Bu tez çalışmasında 433Mhz bandında haberleşen ATX,-ARX kablosuz alıcı ve verici modülleri kullanarak veri transfer işlemini gerçekleştirilmiştir. Modüller 433.92Mhz lik bir frekansta çalışmaktadır ve ASK modülasyon kullanmaktadır. Konuya biraz daha hâkim olmak bakımından basit olarak ASK ve FSK modülasyonlara bir göz atalım. ASK modülasyonda sinyalin frekansı sabittir, genliği değiştirilir.

Gönderilecek olan lojik mesajın seviyesine göre birden fazla genlik kullanılabilir. Kontrol kartında veriyi binary olarak gönderildiğinde modülasyonda tek genlik kullanılmaktadır. Lojik 1 için A genliğinde bir sinyal gönderilirken lojik 0 için gönderilen sinyalin genliği 0‘dır. FSK modülasyonda ise sinyalin genliği sabit olup frekansı değişmektedir. Lojik 1 için sinyalin frekansı artarken lojik 0 için frekans düşer.

21

Aşağıdaki şekillerde ASK ve FSK modülasyon gösterilmiştir.

Kullanılan veri iletişim modülleri 433Mhzde çalışmaktadır. c / f bağıntısı ile modüllerin dalga boyunu hesaplanır. Burada c ışık hızı, f ise çalışma frekansıdır. Yaklaşık olarak 300/433 sonucundan dalga boyunu 0,693 metre bulunur. Dalga boyunda 4 e böldüğümüzde kullanılması gereken antenin boyunun 17.3cm olduğun hesaplanır. Anten için 17.3cm uzunluğunda düz bir tel kullanılır.

2.1.4.1. ATX-34S verici anten entegresi

Seri port ile araç kablosuz haberleşeceğinden, haberleşmenin kesintisiz olabilmesi için RF iletişim şekli kullanılmaktadır. Kullanılan alıcı-verici modül ARX–34 ve ATX–34 entegreleridir.

ATX–34 entegresinin görevi arduinodan gelen sayısal veriyi, araç üzerinde bulunan ARX–34 alıcısına bir anten vasıtası ile yollamaktır. RF yaklaşık 433Mhz’de ve UHF bandında çalışmaktadır. Kısa mesafeli uzaktan kontrol uygulamaları için düşük fiyatı nedeniyle ideal bir çözümdür. ATX-34S’in genel görünüşü ile uç ayrıntıları ve elektriksel özellikleri şöyledir (Anonim, 2014b).

22

Şekil 3.24. ATX-34S genel görünüş.

Pin No Pin Adı I/O Tanımlama

1 ANT I Anten

2 GND - Toprak 3 VCC - +5 Besleme

4 AOUT O Analog Çıkış

5 DOUT O Dijital Çıkış

Çizelge 3.1. ATX-34S entegresinin uç ayrıntıları verilmiştir.

23

2.1.4.2. ARX-34 alıcı anten entegresi

ARX–34 entegresinin görevi, haberleşme kartında bulunan ATX-34 entegresinden gelen sayısal veriyi alarak arduinoya vermektir. RF yaklaşık 433Mhz’de ve UHF bandında çalışmaktadır. Kısa mesafeli uzaktan kontrol uygulamaları için düşük fiyatı nedeniyle ideal bir çözümdür.

Şekil 3.26. ARX-34 entegresinin genel görünüşü.

24

Çizelge 3.2. ARX-34 entegresinin uç ayrıntıları verilmiştir.

Pin No Pin Adı I/O Tanımlama

1 ANT I Anten

2 GND - Toprak

3 VCC - +5 Besleme

4 AOUT O Anolog Çıkış

5 DOUT O Dijital Çıkış

2.1.5. Mobil robot kol görüntü modülü

2.1.5.1. Entegre kamera

Operatörün karşısındaki engele ya da mekanizmaya en etkili şekilde müdahale edebilmesi için görsel temas vazgeçilmez bir gereksinimdir.

25

Şekil 3.28. Mobil robot kol üzerinde bulunan entegre kamera.

Robot kol üzerine yerleştirilen kamera geniş hareket özgürlüğüne sahiptir. Kol ucundaki tutucu aksam doğrultusuna bakan bu kamera ile üzerinde çalışacak objenin durumuna ilişkin bilgi edinilebilir. Aracın hangi yöne gittiğinin kullanıcı tarafından görülebilmesi için kontrol kartı tarafında telsiz bir mikro kamera bulunmaktadır. Bu kamera kablosuz olarak RF iletişim teknolojisiyle haberleşmektedir. Araç üzerinde bulunan kamerada verici anten bulunmakta ve görüntü hiçbir kablo bağlantısı olmadan kablosuz gönderilmektedir. Uzakta bulunan alıcı havadan aldığı sinyali görüntü ve sese çevirir. Alıcı bilgisayara bağlanarak görüntü ve ses elde edilmektedir.

26

2.1.5.1.1. RF kameranın sisteme entegrasyonu

Yapılan çalışmada RF sinyalleri ile haberleşerek görüntü ve ses alıp gönderebilen, kablosuz kamera sistemi kullanılmıştır.

Bu kameradan alınan görüntüler, televizyon kartı aracılığıyla bilgisayar ortamına aktarılmakta ve INTEL’in piyasaya sürdüğü OPENCV kütüphanesi aracılığıyla da işlenmektedir.

Şekil 3.30. Kamera sistemi ve montaj şekli.

Mobil robot üzerine sadece kablosuz kamera monte edilmiş, diğer tüm donanım yükü bu sistem sayesinde robot üzerinden uzaklaştırılmıştır. Şekil 3.30’da kamera sisteminin robota montaj şekli görülmektedir.

2.1.5.1.2. Kullanılan kameranın özellikleri

Kullanılan kamera, RF sinyalleri ile 50-100 metreye kadar renkli görüntü ve ses aktarabilen CMOS tipi kablosuz şarjlı bir kameradır. CMOS kameralar CCD tipi kameralara göre daha az enerji harcadığından, pil ya da batarya kullanan cihazlarda (cep telefonu, web cam… vs.) daha çok tercih edilmektedir.

27

Aşağıda, mobil robot kol aracına monte edilen mini, renkli, CMOS kamera sisteminin teknik özellikleri listelenmiştir.

Şekil 3.31. Mini şarjlı kamera

Görüntü Algılayıcı: CMOS

Sistem: PAL / NTSC

CMOS toplam piksel: 628 * 582 (PAL), 510 * 462 (NTSC)

Görüş açısı: 62 derece

Çalışma Frekans Aralığı: 2.400 MHz 2.483 MHz 4 CH (kanal)

Minimum Aydınlatma: 1.5Lux / F1.5

Kazanç Kontrolü: Otomatik

İletim Frekans: ISM 2400 MHz -2483 MHz

İletim Gücü: 10mW

Modülasyon tipi: FM

Güç kaynağı: +5 V DC,+-%700mA Li-pil şarj edilebilir.

Pil kapasitesi: 500 mAh

Çalışma Süresi: 4 saat(h)

Dahili Mikrofon mevcut

Pozlama süresi Aralığı: 1 / 60s (NTSC), 1 / 50s (PAL)

Kablosuz Kamera: 380TVL Sharp resim görüntüleme

Boyutlar (En x Boy x Yük): 72 x 23 x 23mm

Dahili kamera şarj edilebilir. Li-pil

4 kanal paraziti önlemek için kullanılabilir.

2.1.5.1.3. Kamera kalibrasyonu

Kablosuz kameralarda iki çeşit ölçümleme yapılır. Birinci işlem çekilen görüntünün netliğini ayarlamak için yapılan lens kalibrasyonu, ikinci işlem ise kamera lensinin türüne bağlı olarak görüntüde oluşacak bozulmaları düzeltmek için görüntü işleme teknikleri ile yapılan yazılımsal kalibrasyondur (Erişti, 2009).

29

2.1.5.2. Kullanılan televizyon (TV) kartının özellikleri

Aşağıda, tez çalışmasında kablosuz kamera görüntülerini bilgisayar ortama aktarılabilmesi için kullanılan alıcı modüllün ünitesinin teknik bilgileri sunulmuştur.

Şekil 3.32. Kamera sistemi alıcı modül.

Alıcı Modül Teknik Özellikleri:

Kablosuz Ses Alıcısı

Alıcı Frekansı:2.4GHz

Besleme Gerilimi: DC+5V

Akım: 500mA Alınabilen yayın türleri: Analog TV (PAL/SECAM/NTSC ), Dijital TV

Alınabilen ses: Stereo ses

Windows XP/Vista(32-64 bit)/MCE işletim sistemleri ile uyumlu

Çözünürlük: 1080i / 720p (HDTV için)

MPEG-1/2/4 ve H.264 formatlarında görüntü kaydedebilme

Düşük güç tüketimi

Ağırlık: 25g

Arabirim: USB 2.0

2.1.5.3. Görüntünün bilgisayar ortamına aktarılması

Eş zamanlı görüntü işleme uygulamaları, bilgisayarla birlikte kamera ve görüntü yakalama kartı gibi donanımlara ihtiyaç duyar. Algılanan görüntü bilgisayar ortamında sayısal bir matrise dönüştürülerek gerekli proseslere tabi tutulur (Anonim, 2014e). Bu tez çalışmasında görüntünün bilgisayar ortamına aktarılabilmesi için diz üstü bilgisayara evrensel seri yolu (USB) girişinden bağlanabilen bir televizyon (TV) kartı kullanılmıştır. Seçilen televizyon kartı MPEG-1/2/4& H264 formatlarında görüntü kaydedebilmektedir (Anonim, 2014e).

31

2.2. Yöntem

Tasarlanan mobil robot kol maket uygulamasının kontrolü bilgisayar ortamında yazılan bir ara yüz programı ile tasarlanan ana kontrol kartının eş zamanlı olarak kablosuz kontrolüdür. Bu bağlamda sistemin sağlıklı çalışabilmesi için yazılım programı ile ana kontrol kartında kullanılan arduino yazılımı uyum içinde çalışabilmelidir. Aşağıdaki bölümlerde ana kontrol kartının

tasarımı, ara yüz yazılımı ve arduino yazılımlarının nasıl gerçekleştirildiği hakkında bilgiler sunulmuştur.

Şekil 3.33. Merkezi kontrol ünitesi ve ara birimlerle etkileşimi.

32

2.2.1. Ana kontrol kartının tasarımı

Sistemde kullanılan arduino bütün işlemleri zamanında yerine getirebilmesi için yüksek işlem kapasitesine sahip olması ve yüksek hızlarda çalışabilmesi gerekmektedir. Sistemde bulunan 7 adet DC Motorumuzu sürmek için L293D sürücü entegresini seçtik. Bundaki amaç temini kolay hazır modül olarak bulunabilmesinin yanında fiyat olarak daha uygun olmasıdır. Kontrol kartımızda

4 adet L293D kullanmış olup entegrenin ınput girişlerini arduino mega kartının digital çıkışlarından aldık.

Şekilde L293D entegresinin görünümü bacakları gösterilmiştir. L293D entegremizin output pinlerine motorlarımızı bağlayıp Enable pinlerine lojik 5 volt, Vcc pinlerine ise motoru sürmek için gerekli gerilimi uyguladık. ARX-34 RF alıcı entegresi bağlı olduğu Arduino Mega kartına veriyi iletip kartın bu veriyi işleyip yapılmak istenen kontrole göre sürücü entegrelerimize bilgi gönderilir. 33

Yukarıda gösterilen devremizde ATX-34S verici entegremizle gösderilen rakam ya da harf verisi ARX-34 alıcı entegresiyle arduınoya verilip arduınun gerekli digital çıkışı hıgh seviyesine çekme süretiyle entegrenin input pinlerine yol verilir.

Gerekli kontolün bilgisayar üzerinden sağlanması için Mıcrosoftun kullanıcılara ücretsiz olarak sunduğu Visual Studio programının arayüzü kullanılmıştır. Böylece kumanda kontrolünün hantallığında kurtulup hem de görüntü alma gereksinimimlerimizi karşılmış olmaktayız.

2.2.2 KULLANICI ARA YÜZ PROGRAMI VE ARDUINO YAZILIMI

Sistem bir bütün olarak düşünüldüğünde bilgisayardan hazırlanan ara yüz programı sistemin yazılım tarafı olarak düşünülebilir. Bu bölümde alıcı- arduino verici-arduino ya yazılan kodlardan ve kullanıcı için hazırlanan ara yüzden bahsedilecektir.

2.2.2.1.ARDUINO YAZILIMI

Tez çalışmamızda kullandığımız arduino uno ve mega modülleri, üzerinde atmel firmasının ürettiği mikrodenetleyicileri barındıran ve digital giriş çıkış, analog giriş çıkışları bulunan hazır geliştirme kitleridir.

Yazılımı C tabanlı olup kendine has bir arduino diline sahiptir. Derleme işlemini ise arduino.cc web sayfasından kullanıcılara ücretsiz sunulan arduino derleyicisi ile yaptık.

35

2.2.2.2.Verici-Arduıno Kodları

#include<VirtualWire.h>

char gelenveri;

const char *messg;

void setup() {

Serial.begin(9600);

vw_set_ptt_inverted(true);

vw_set_tx_pin(8);

vw_setup(2000);

}

void loop() {

gelenveri = Serial.read();

if (gelenveri == 'c') {

messg = "0";

Serial.println(messg);

vw_send((uint8_t *)messg, strlen(messg));

vw_wait_tx();

}

36

else if (gelenveri == 'a') {

messg = "1";


vw_wait_tx();

}

else if (gelenveri == 'b')

{

messg = "2";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='d')

{

messg="3";



vw_wait_tx();

}

37

else if(gelenveri=='e')

{

messg="4";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='f')

{

messg="5";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='g')#include<VirtualWire.h>

char gelenveri;

const char *messg;

void setup() {

Serial.begin(9600);

vw_set_ptt_inverted(true);

38

vw_set_tx_pin(8);

vw_setup(2000);

}

void loop() {

gelenveri = Serial.read();

if (gelenveri == 'c') {

messg = "0";



vw_wait_tx();

}

else if (gelenveri == 'a') {

messg = "1";


vw_wait_tx();

}

else if (gelenveri == 'b')

{

messg = "2";


39


vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='d')

{

messg="3";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='e')

{

messg="4";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='f')

{

{

messg="6";



40

vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='h')

{

messg="7";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='j')

{

messg="8";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='q')

{

messg="9";



vw_wait_tx();

}

41

else if(gelenveri=='k')

{

messg="A";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='l')

{

messg="B";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='o')

{

messg="C";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='m')

42

{

messg="D";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='n')

{

messg="E";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='v')

{

messg="V";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='z')

{

43

messg="Z";



vw_wait_tx();

}

else if(gelenveri=='x')

{

messg="X";



vw_wait_tx();

}

}

2.2.2.3.Alıcı-Arduıno Kodları

#include<VirtualWire.h>

char message;

int I1=22;

int I2=23;

int I3=24;

int I4=25;

44

int I5=26;

int I6=27;

int I7=28;

int I8=29;

int I9=30;

int I10=31;

int I11=32;

int I12=33;

int I13=34;

int I14=35;

void setup(){

Serial.begin(9600);

vw_setup(2000);

vw_rx_start();

pinMode(I1,OUTPUT);

pinMode(I2,OUTPUT);

pinMode(I3,OUTPUT);

pinMode(I4,OUTPUT);

pinMode(I5,OUTPUT);

pinMode(I6,OUTPUT);

pinMode(I7,OUTPUT);

pinMode(I8,OUTPUT);

pinMode(I9,OUTPUT);

45

pinMode(I10,OUTPUT);





}

void loop(){

vw_set_rx_pin(52);

uint8_t buf[VW_MAX_MESSAGE_LEN];

uint8_t buflen=VW_MAX_MESSAGE_LEN;

if(vw_get_message(buf, &buflen)){

message=buf[0];

Serial.println(message);

Serial.println(*buf);

if(message=='0'){

digitalWrite(I1, LOW);







46


}

if(message=='1'){


digitalWrite(I2, HIGH);

}

if(message=='2'){



}

if(message=='3'){



}

if(message=='4'){



}

if(message=='5'){



}

if(message=='6'){

47



}

if(message=='7'){



}

if(message=='8'){



}

if(message=='9'){



}

if(message=='A'){


digitalWrite(I12,HIGH);

digitalWrite(I11,LOW);


}

if(message=='B'){

48





}

if(message=='C'){





}

if(message=='D'){





}

if(message=='E'){





}

49

if(message=='V'){



}

if(message=='X')

{



}

if(message=='Z')

{



}

}

}

2.2.2.4. Mobil robot kol kullanıcı ara yüz programı

Kullanıcıların mobil robotu istedikleri şekilde kullanabilmeleri için kullanımı kolay bir ara yüz programı hazırlanmıştır. Microsoft Visual Basic 6.0 ile yapılan bu ara yüz programı ileri düzeyde bilgisayar bilgisi olmayan en temel kullanıcıları da hedeflediğinden son derece sade bir şekilde hazırlanmıştır.

50

2.2.2.3. Kullanıcı ara yüz programı tasarımı

Kullanıcı ara yüz programı oluşturulurken kullanımı kolay ve sade bir ara yüz yapılmıştır. Çünkü ara yüz programının hazırlanmasındaki amaç, kullanıcılar için etkin ve pratik bir kontrol paneli yaratmaktır. Kullanıcı ara yüzünün oluşturulması için Microsoft Visual Studıo programı kullanılmıştır. Microsoft Visual Basic 6.0 görsel açıdan da zengin bir program olduğundan önce kontrol ara yüzü tasarlanmış, ardından ise her bir butonun görevi kodlanarak işlem tamamlanmıştır.

Şekil 3.42. Microsoft Visual Studıo da oluşturulan kontrol programının grafik tasarımı.

Tasarlanan ara yüz programı sayesinde bilgisayardan veri aktarımı yapılmakta ve RF iletişim devresi kullanılmaktadır. Bu yöntemin çalışma prensibi klavyeden veya mause ile tasarlanan yazılım programın da tanımlanan

51

butonlara basıldığı sürece modüller kontrol edilmektedir. Bu yöntemde

etiketler altında butonlar olduğundan hangi motora hangi tuşla bilgi gönderileceği karmaşası da yoktur.

Kullanıcının USB verici bağlantı portu bilgisayara bağlandığında direk bağlantı sağlanabilir. Herhangi bir kurulum yapmaya da gerek olmadığından kullanılabilirliği son derece iyidir.

2.2.2.3.1. Ara yüz ve programın algoritması

Mobil Robot kolun çalışmasında ilk olarak bağlantıları kontrol etmesi ve bilgisayar ile karşılıklı protokollerini belirmesi gerekmektedir. Her ünite kontrolü için tek tek bağlantı sağlayarak, bu işlemlerin sonunda tasarlanan ara yüz ile cihaz kullanımı gerçekleştiriliyor.

Şekil 3.46. Ara yüz ve program algoritması.

52

2.2.2.3.2.ARA YÜZ YAZILIMI

using System;using System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Linq;using System.Text;using System.Windows.Forms;using System.IO.Ports;

namespace RF{ public partial class İLERİ : Form { string yonsayi; string yon; public İLERİ() { InitializeComponent(); }

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { button1.Enabled = true; PARMAKKAPA.Enabled = false; PARMAKAÇ.Enabled = false; DURDURMA.Enabled = false; bilekyukarı.Enabled = false; bilekaşağı.Enabled = false; dirsekaşağı.Enabled = false; dirsekyukarı.Enabled = false; OMUZAŞAĞI.Enabled = false; OMUZYUKARI.Enabled = false; OMUZDUR.Enabled = false; ileri.Enabled = false; geri.Enabled = false; sağadönüş.Enabled = false; SOLADÖNÜŞ.Enabled = false; 53 dur.Enabled = false; EKSENSOLA.Enabled = false;

EKSENSAĞA.Enabled = false; EKSENDUR.Enabled = false; }

private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { try { serialPort1.PortName = textBox1.Text; serialPort1.BaudRate = 9600; serialPort1.Open(); if (serialPort1.IsOpen) { PARMAKKAPA.Enabled = true; PARMAKAÇ.Enabled = true; DURDURMA.Enabled = true; bilekyukarı.Enabled = true; bilekaşağı.Enabled = true; dirsekyukarı.Enabled = true; dirsekaşağı.Enabled = true; OMUZAŞAĞI.Enabled = true; OMUZYUKARI.Enabled = true; OMUZDUR.Enabled = true; ileri.Enabled = true; geri.Enabled = true; dur.Enabled = true; sağadönüş.Enabled = true; SOLADÖNÜŞ.Enabled = true; EKSENSOLA.Enabled = true; EKSENSAĞA.Enabled = true; EKSENDUR.Enabled = true; label3.Text = "PORTA BAĞLANILDI"; } }

54 catch {

label3.Text = "PORTA BAĞLANILAMADI ! "; } } private void button2_Click(object sender,EventArgs e) { yon = "+"; yonsayi = "a"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); }

private void button3_Click(object sender, EventArgs e) { yon = "-"; yonsayi = "b"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); }

private void button4_Click(object sender, EventArgs e) { yon = "-+"; yonsayi = "c"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); } private void bilekyukarı_Click(object sender, EventArgs e) { yon = "++"; yonsayi = "d";

55serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum();

} private void bilekaşağı_Click(object sender, EventArgs e) { yon = "--"; yonsayi = "e"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); } private void dirsekyukarı_Click(object sender, EventArgs e) { yon = "d+"; yonsayi = "f"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); } private void dirsekaşağı_Click(object sender, EventArgs e) { yon = "d-"; yonsayi = "g"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); }

private void eksensola_Click(object sender, EventArgs e) { yon = "e+"; yonsayi = "h"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); } 56 private void eksensağa_Click(object sender, EventArgs e) { yon = "e-";

yonsayi = "j"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); } private void EKSENDUR_Click(object sender, EventArgs e) { yon = "e--"; yonsayi = "q"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); } private void ileri_Click(object sender, EventArgs e) { yon = "i+"; yonsayi = "k"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); } private void geri_Click(object sender, EventArgs e) { yon = "i-"; yonsayi = "l"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); } private void sağadönüş_Click(object sender, EventArgs e)

57 { yon = "s+"; yonsayi = "m"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum();

} private void SOLADÖNÜŞ_Click(object sender, EventArgs e) { yon = "s-"; yonsayi = "n"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum();

} private void dur_Click(object sender, EventArgs e) { yon = "r-"; yonsayi = "o"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); private void EKSENSOLA_Click_1(object sender, EventArgs e) { yon = "o-"; yonsayi = "x"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); }

void durum() {} private void EKSENDUR_Click_1(object sender, EventArgs e) 58 { yon = "o+-"; yonsayi = "v"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi));

durum(); } private void EKSENSAĞA_Click_1(object sender, EventArgs e) { yon = "o+"; yonsayi = "z"; serialPort1.WriteLine(Convert.ToString(yonsayi)); durum(); }

if (yon == "+") { label2.Text = "MOTOR POZİTİF YÖNDE DÖNÜYOR"; } if (yon == "-") { label2.Text = "MOTOR NEGATİF YÖNDE DÖNÜYOR"; } if (yon == "-+") { label2.Text = "DURDURULDU! "; } if (yon == "++") { label2.Text = "BİLEK YUKARI DOĞRU."; } if (yon == "--") { label2.Text = "MOTOR AŞAĞI"; }

59 if (yon == "d-") { label2.Text = "DİRSEK YUKARI"; } if (yon == "d+") {

label2.Text = "DİRSEK AŞAĞI"; } if (yon == "e+") { label2.Text = "KOL SOLA DÖNÜYOR"; } if (yon == "e-") { label2.Text = "EKSEN SOLA "; } if (yon == "e--") { label2.Text = "EKSEN DURDURULDU"; } if(yon=="i+") { label2.Text="ROBOT İLERİ YÖNDE HAREKET EDİYOR"; } if (yon == "i-") { label2.Text = "ROBOT GERİ YÖNDE HAREKET EDİYOR"; } if (yon == "s+") { label2.Text = "ROBOT SAĞA DÖNÜYOR"; } if (yon == "s-") { label2.Text = "ROBOT SOLA DÖNÜYOR"; }

60 if (yon == "r-") { label2.Text = "ROBOTUN HAREKETİ DURDURULDU"; } if (yon == "o+-") {

label2.Text = "EKSEN DURDU"; } if (yon == "o+") { label2.Text = "EKSEN SAĞA DÖNÜYOR"; } if (yon == "o-") { label2.Text = "EKSEN SOLA DÖNÜYOR"; }

}

}}

613. SONUÇ VE ÖNERİLER

Bu tez çalışmasında; daha önce yapılan mobil robot çalışmaları işlev ve fonksiyonları incelenerek, daha efektif kontrol yöntemleri geliştirilmeye çalışılmıştır. Tasarlanan mobil robot kol RF aracılığıyla bir bilgisayar tarafından eş zamanlı kontrolü yapılmıştır. Kullanıcı operatörün direktifleri doğrultusunda bilgisayarın USB portuna bağlantısı yapılan 15 kanal RF verici modül aracılığı ile araç üzerinde bulunan RF alıcı modüle kablosuz bir şekilde iletilerek haberleşme

sağlanmaktadır. Araca gelen veriler arduınoya iletilerek ilgili entegreler ve bunlara bağlı modüller kontrol edilmektedir. Araç üzerinde bulunan kamera yardımıyla bilgisayar başındaki kullanıcı kumanda ettiği aracın hangi yöne gittiğini rahatlıkla görebilmektedir. Ayrıca aracın karanlık ortamlara da girebileceği düşünülerek araca güçlü bir lazer LED monte edilmiştir. Temel amaç insan hayatını kolaylaştırmak ve insan yaşamı için riskli olabilecek bölgelerde daha sağlıklı bir çalışma ortamı yaratmak olduğundan tasarlanan mobil robot kol ile canlılar için tehlike yaratabilecek birçok çalışma alanda kullanılabilecektir. Daha önce yapılan mobil robot çalışmalarında kullanılan mikrodenetleyiciler yapı itibari ile hesaplamalar konusunda yeterli hafıza ve hıza sahip olmamalarından dolayı farklı bir kontrol yöntemi geliştirme ihtiyacını doğurmuştur. Robota gönderilen bilgilerin robot kontrolünü sağlayan mikroişlemci tarafından yorumlanması yerine, tüm bilgilerin yüksek işlem kapasitesine sahip bir kontrol panelinden yürütülmesi ve robota sadece yapılması gereken işin komutlarının gönderilmesi ile kontrol sağlanmaktadır. Sistem kullanıcısı aracın ve ya robotun hangi hareketi yapacağına tasarlanan bilgisayar yazılımı ile gerçekleştirebilecektir. Bu sayede karmaşık bir entegre devresi ile kontrol edilecek robot modülleri daha basit bir entegre devresi ile robot kontrolü sağlanmıştır. Tasarlanan proje hem geliştirmeye açık hem de ekonomik yapısı ile gelecekteki çalışmalara ilham olacaktır. Birçok özellik daha eklenip, cihazın kullanım alanları genişletilebilir. Örneğin araç üzerine monte edilecek kamera sayısı artırılarak daha geniş alanlar izlenebilir, aracın tutucu mekanizması portatif yapılarak farklı alanlarda işlem yapabilir veya sıcaklık ya da nem sensörleri ile girdiği ortamın fiziksel bilgileri kullanıcıya iletebilecektir.

62 Tasarlanan aracın sınırı özellikle RF alıcı-verici modül çiftinin kapsama alanı ile yakından alakalıdır. Devre üzerinde bulunan RF, kapalı alanlarda 50 metre, açık alanda ise 100 metre mesafe içerisinde çalışmaktadır. Proje geliştirilmek istenirse öncelikle daha güçlü bir RF modül kullanılmalıdır. Ayrıca eklenebilecek ek fonksiyonlar için kullanıcı ara yüz programına yeni modüller eklenebilir. Devrede kullanılan motorların aşırı akım çekilmesi sonucunda; güç kayağının voltaj çıkışının 7 voltun altına düşmesi durumunda, kontrol kartı ve

diğer tüm elektronik devrelere yeterli enerji sağlanamamakta ve tüm kontrol devresinin çalışması kararsız hale geçmektedir. Bu sorun, fırçasız DC motorlar ve redüktör sistemleri kullanılması, yüksek performans sağlayan uygun pil çeşitlerinin seçilmesi ve voltaj regülâsyonu için daha verimli çalışan güç üniteleri ( DC- DC çeviriciler (converter) ) kullanılması ile çözülebilir. Kullanılan robot kol yapısı 4 serbestlik derecesine sahip olduğundan dolayı 3 boyutlu uzayda 1 serbestlik derecesi ve bir öteleme hareketi eksiktir. Bu eksik serbestlik derecelerinden biri robot kol uç kısmında bulunan kıskaç yapısının sağa ve sola dönme işlemini gerçekleştirememesi diğer eksik serbestlik derecesi ise robot kolun kıskacının uzayıp kısalamamasıdır. Bu eksik serbestlik dereceleri giderilmesi halinde robot kollun çalışma hassasiyeti ve kabiliyeti artırılmış olacaktır. Tasarım ve modelleme esnasında en büyük sıkıntılar ise, yazılımın oluşturulması ve mekanik tasarım aşamasında olduğu tespit edilmiştir. Robotun istenilen işlevleri yerine getirebilmesi için donanıma uygun kodların yazılması, hem zaman, hem de dikkat gerektiren bir süreç olacaktır. Gerek RF haberleşmede, gerekse robot ve kumanda fonksiyonlarının oluşturulması esnasında yaşanan yazılımsal problemler deneme yanılma yöntemi ile çözülmüştür. Veri alış-verişi kablosuz olması ve ortamın tüm kullanıcılara açık olması sistemde güvenlik açıkları meydana getirmektedir. Bu nedenden ötürü kablosuz ağ ortamı olan bluetooth’a özgü güvenlik protokol ve yöntemleri geliştirilerek bu sorun çözülebilir.

63

İster robotik alanında, ister diğer teknolojik gelişmeler açısından, ülkelerin elinde bulundurdukları teknoloji oranında söz sahibi olduğu bu uluslararası ortamda, ülke olarak teknolojik bağlamda dışa bağımlılığın ortadan kaldırılması büyük önem taşımaktadır. Bunun sağlanabilmesi için, bilimsel nitelik taşıyan küçük çaplı fikirlerin, mali ve teknik açıdan desteklenen projelere dönüştürülmesi önemli bir gereksinim doğurmaktadır. Bu bağlamda yürütülen ARGE çalışmalarına, gerek devlet gerekse özel sektör işletmeleri tarafından bilinçli ve sistematik bir yapı kazandırılmalıdır.

644.KAYNAKÇA

Albayrak, M., 1997. Üç Boyutlu Uzayda Hareket Edebilen Robot Kolun, Bilgisayar Destekli Kontrolü, Tasarımı Ve Uygulaması, (Yüksek Lisans Tezi), Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, ANKARA. Anonim, 2014a. ARX-34 Alıcı Modül, UDEA- ARX-34_TD_E Data Sheet, UHV Ask Data Receiver. http://www.udea.com.tr , Erişim Tarihi: 10.08.2014 Anonim, 2014b. ATX-34S Verici Modül, UDEA- ATX-34_TD_E Data Sheet, UHV Ask RF Transmiter, http://www.udea.com.tr, Erişim Tarihi: 10.08.2014 Anonim, 2014c. Brushed DC Electric Motor, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Brushed_DC_Electric_Motor,, Bingül, Z., Küçük, S., 2005. Robot Tekniği -I- , Birsen Yayınevi, İSTANBUL.

Çetin, L., 2008. Bir Mobil Robot Kolun Tasarımı Ve Görüntü Destekli Kontrolü. (Doktora Tezi), Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İZMİR. Sevim,G. 2014. ARDUINO İLE ROBOT KOL KONTROLÜ, (Bitirme Tezi), Karadeniz Teknik Üniversitesi, TRABZONÖzgür D. ,2005. BİLGİSAYAR KONTROLLÜ KAMERALI ROBOT KOL PROJESİ, Elektrik mühendisleri odası 2004-2005 yılı proje yarışması, ANKARA

65

5. ÖZGEÇMİŞ

FIRAT DEMİREL

TEL: 0 (507) 604 58 64E-Posta: [email protected]

mailto:[email protected]

Doğum Tarihi: 27.07.1993Doğum Yeri: DİYARBAKIR

EĞİTİM DURUMU:

2007-2011 TÜRK TELEKOM ANADOLU TEKNİK VE MESLEK LİSESİ (Elektrik-Elektronik Teknolojisi Alanı / Haberleşme Sistemleri Dalı)

2012-.... Yüzüncü Yıl Üniversitesi/Elektrik Elektronik Mühendisliği

YABANCI DİLLER: İngilizce (orta seviye)

DENEYİMLER: 2005-2012 DEMİREL ISI (yaz dönemi-part time)2014 TRT DİYARBAKIR GENEL MÜD.2015 KARAKAYA HES.

YAZILIM BİLGİSİ:- C, C++, C#- CCS C, MIKRO C

PROGRAM BİLGİSİ:

- PROTEUS- ARES- MATLAB- SIMPLORER- REAL PCB- PCB WİZARD

67- FRITZING- PIC C

İLGİLENİLEN ALANLAR:- SİNEMA-DERGİ- GÖMÜLÜ SİSTEMLER- ROBOTİK- YENİLENEBİLİR ENERJİ

- ELEKTRİKLİ ARABALAR- KRİPTOLOJİ

2013 FIRST LEGO BİLİM KAHRAMANLARI DERNEĞİ JÜRİ ÖZEL ÖDÜLÜ

68

Web viewDC gerilim denetleyici tarafından PWM sinyali ile kontrol edilen kıyıcı devresine giriş...

Documents

Transcript of Web viewDC gerilim denetleyici tarafından PWM sinyali ile kontrol edilen kıyıcı devresine giriş...