Post on 27-Dec-2015
ABU ROBOCON 2012 - ROBOT TASARIM PROJESİ
R3-3516 PROJE GRUBU
Hüseyin Doğancan
Serkan Emre Erfidan
Yakup Arslan
Yalçın Kaçar
Hakan Karaasma
Ocak 2012, İzmir
EGE ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
MAKİNA PROJESİ -II
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
2
İLETİŞİM BİLGİLERİ
Hüseyin Doğancan huseyindogancan@gmail.com
Serkan Emre Erfidan serkanemreerfidan@gmail.com
Yakup Arslan yakuparslan16@gmail.com
Yalçın Kaçar yalcinkacar16@gmail.com
Hakan Karaasma hakan_karaasma@hotmail.com
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
3
İÇİNDEKİLER
ABU ROBOCON 2012 - ROBOT TASARIM PROJESİ ....................................................................... 1
İLETİŞİM BİLGİLERİ ........................................................................................................................... 2
İÇİNDEKİLER ........................................................................................................................................ 3
ŞEKİL LİSTESİ ...................................................................................................................................... 4
1. GİRİŞ............................................................................................................................................... 8
1.1. Takım Tanıtımı ve Görev Dağılımı ......................................................................................... 8
1.2. ABU Robocon 2012 Hakkında .............................................................................................. 10
1.3. Tasarım Verilerinin Değerlendirilmesi .................................................................................. 10
2. MANUEL ROBOT TASARIMI ................................................................................................... 13
2.1. Manuel Robot Ön Tasarımı ................................................................................................... 14
2.2. Manuel Robot Konstrüksiyon Tasarımı, Teknik Hesaplamalar, Analizler ........................... 16
2.2.1. Şasi Tasarımı ................................................................................................................. 16
2.2.2. Sürüş Sistemi ve Hesaplamaları .................................................................................... 18
2.2.3. Kaldıraç Sistemi Tasarımı ............................................................................................. 22
2.2.4. Anakol Tasarımı ............................................................................................................ 23
2.2.5. Kremayer mekanizması ................................................................................................. 28
2.2.6. Sepet Kolu Tasarımı ...................................................................................................... 31
2.2.7. Jeton kolu ...................................................................................................................... 33
2.2.8. Pil Seçimi: ..................................................................................................................... 35
2.2.9. Manuel Robot Ağırlık-Maliyet Analizi ......................................................................... 37
2.2.10. Zamanlama Hesabı ........................................................................................................ 38
2.3. Sonuç ..................................................................................................................................... 40
3. OTOMATİK ROBOTUN TASARIMI ......................................................................................... 42
3.1. Otomatik Robot Ön tasarımı ................................................................................................. 43
3.2. Otomatik Robot Konstrüksiyon Tasarımı, Teknik Hesaplamalar, Analizler ........................ 44
3.2.1. Şasi Tasarımı ................................................................................................................. 44
3.2.2. Sürüş Sistemi ve Hesaplamaları .................................................................................... 45
3.2.3. Sepet Tutucu Tasarımı ................................................................................................... 51
3.2.4. Tekerlek Tutucu Tasarımı ............................................................................................. 53
3.2.5. Sensör Seçimi ................................................................................................................ 57
3.2.6. Pil Seçimi ...................................................................................................................... 60
3.2.7. Otomatik Robot Ağırlık –Maliyet Analizi..................................................................... 61
3.2.8. Zamanlama Hesabı ........................................................................................................ 62
3.3. Sonuç ..................................................................................................................................... 64
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
4
4. KOLLEKTÖR ROBOTUN TASARIMI ...................................................................................... 66
4.1. Kollektör Robot Ön tasarımı ................................................................................................. 67
4.2. Kollektör Robot Konstrüksiyon Tasarımı, Teknik Hesaplamalar, Analizler ........................ 69
4.2.1. Şasi Tasarımı ................................................................................................................. 69
4.2.2. Sürüş Sistemi ve Hesaplamaları .................................................................................... 71
4.2.3. Merdiven Tırmanma Sistemi ......................................................................................... 77
4.2.3. Bun Toplayıcı Tasarımı ................................................................................................. 80
4.2.4. Vakumlu Bun Toplama ................................................................................................. 83
4.2.5. Sensör Seçimi ................................................................................................................ 86
4.2.6. Pil Seçimi ...................................................................................................................... 90
4.2.7. Kollektör Robot Ağırlık-Maliyet Analizi ...................................................................... 91
4.2.8. Zamanlama Hesabı ........................................................................................................ 92
4.3. Sonuç ..................................................................................................................................... 93
KAYNAKÇA .................................................................................................................................... 95
ŞEKİL LİSTESİ
Şekil 1.01: Yarışma sahasının Solidworks ile modellenmesi .................................................. 10
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
5
Şekil 1.02: Yarışma sahasının Solidworks ile modellenmesi .................................................. 11
Şekil 1.03: Yarışma sahasının Y eksenine göre simetrik olması ............................................. 11
Şekil 2.01: Manuel robotun genel ön tasarımı ......................................................................... 14
Şekil 2.02: Manuel robotun robot taşıyıcı kol ön tasarımı ....................................................... 15
Şekil 2.03: Manuel robotun sepet taşıyıcı kolu ön tasarımı ..................................................... 15
Şekil 2.04: Manuel robotun jeton taşıyıcı kolu döndüren mekanizma ön tasarımı .................. 16
Şekil 2.05: Manuel robotun tekerlek, motor ve zincir mekanizması ön tasarımı ..................... 16
Şekil 2.06: Manuel robot şasi montajı ...................................................................................... 17
Şekil 2.07: Kullanılması düşünülen profillerin Solidwork ile gerilme analizi ......................... 17
Şekil 2.08: Ansys ile Manuel robotun von-Mises gerilme analizi ........................................... 18
Şekil 2.09: Manuel robotun tork - hız hesabı için yük dağılımı ............................................... 18
Şekil 2.10: Manuel robotun motor ve tekerlek seçimi ............................................................. 19
Şekil 2.11: Manuel robotun tork - hız hesabı için zincir dişlilerindeki yük dağılımı............... 19
Şekil 2.12: Manuel robotun 2 durum için Tork – RPM grafiği ................................................ 20
Şekil 2.13: Manuel robotun için seçilen serbest tekerlek ......................................................... 21
Şekil 2.14: Manuel robot zincir mekanizması detaylı montajı ................................................. 21
Şekil 2.15: Manuel robot serbest tekerlek detaylı montajı ....................................................... 22
Şekil 2.16: Manuel robot kaldıraç ve aktüatör detaylı montajı ................................................ 22
Şekil 2.17: Aktüatörün yapısı ................................................................................................... 23
Şekil 2.18: Manuel robot kollektör taşıyıcı çatal detaylı montajı ............................................ 23
Şekil 2.19: Manuel robot ana kolunun detaylı montajı ............................................................ 24
Şekil 2.20: Manuel robot ana kolunun Solidworks üzerinde detaylı montajı .......................... 24
Şekil 2.21: Manuel robot ana kolunun rulman ve motor detaylı montajı ................................ 25
Şekil 2.22: Manuel robot ana kolunun rulman ve motor detaylı montajı ................................ 25
Şekil 2.23: Manuel robot ana kolunun rulman üzerindeki yüklenme durumu ......................... 26
Şekil 2.24: Manuel robot ana kolunun Solidworks üzerinde detaylı montajı .......................... 27
Şekil 2.25: Ana kol mekanizması motor seçimi ....................................................................... 27
Şekil 2.26: Manuel robotun anakol kontrolü için seçilen servo motoru .................................. 28
Şekil 2.27: Kremayer dişlileri .................................................................................................. 28
Şekil 2.28: Manuel robot kremayer mekanizması detaylı montajı ........................................... 29
Şekil 2.29: Dikey kremayer mekanizmasında yük dağılımı .................................................... 29
Şekil 2.30: Yatay Kremayer mekanizmasında yük dağılımı .................................................... 30
Şekil 2.31: Manuel robot kremayer mekanizması detaylı montajı ........................................... 31
Şekil 2.32: Sepet kolu mekanizması motor seçimi .................................................................. 31
Şekil 2.33: Manuel robot sepet tutucu detaylı montajı ............................................................. 32
Şekil 2.34: Manuel robot sepet tutucu ve jeton tutucu detaylı montajı .................................... 32
Şekil 2.35: Manuel robot jeton tutucusunun Solidworks üzerinde detaylı montajı ................. 33
Şekil 2.36: Manuel robot jeton tutucusunun hesaplamaları ..................................................... 33
Şekil 2.37: Manuel robot jeton tutucusunun detaylı montajı ................................................... 34
Şekil 2.38: Manuel robot jeton tutucusunun kinematik analizi ................................................ 35
Şekil 2.39: Jeton tutucunun Solidworks üzerinde gerekli yer değiştirme – zaman grafiği ...... 35
Şekil 2.40: Pil enerji-ağırlık oranları genel grafiği .................................................................. 36
Şekil 2.41: Pil ve sıcaklık sensörü seçimi ................................................................................ 37
Şekil 2.42: Manuel Robot kırmızı bölgede 1. hareket şeması .................................................. 38
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
6
Şekil 2.43: Manuel Robot mavi bölgede 1. hareket şeması ..................................................... 39
Şekil 2.44: Manuel Robot kırmızı bölgede 2. hareket şeması .................................................. 39
Şekil 2.45: Manuel Robot mavi bölgede 2. hareket şeması ..................................................... 39
Şekil 3.01: Otomatik robot ön tasarımı .................................................................................... 43
Şekil 3.02: Otomatik robot ön tasarımı .................................................................................... 43
Şekil 3.03: Otomatik robot ön tasarımı yarışma sahası üzerinde sepeti taşırken ..................... 43
Şekil 3.04: Otomatik robot şasisi detaylı montajı .................................................................... 44
Şekil 3.06: Çeşitli motor tahrik şekilleri .................................................................................. 45
Şekil 3.07: 4 tekerlekten tahrik edilen yengeç sürüş sistemi çalışma prensibi ........................ 46
Şekil 3.08: Motor – tekerlek sürüş sistemi detaylı montajı ...................................................... 46
Şekil 3.09: Otomatik robotun rampa çıkış ve inişinde tork ve hız hesaplamaları .................... 47
Şekil 3.10: Otomatik robotun 2 durum için Tork – RPM grafiği ............................................. 48
Şekil 3.11: Kollektör robotun servo motor tork kontrolü ......................................................... 49
Şekil 3.12: Kollektör robotun yön kontrolü için seçilen servo motoru .................................... 49
Şekil 3.13: Manuel robot ana kolunun rulman yüklenme durumu ........................................... 51
Şekil 3.14: Otomatik robot sepet tutucu detaylı montajı .......................................................... 52
Şekil 3.15: Pnömatik silindir hesaplamaları ............................................................................. 52
Şekil 3.16: Tekerlek tutucu çalışma prensibi ........................................................................... 53
Şekil 3.17: Tekerlek tutucu detaylı montajı ............................................................................. 54
Şekil 3.18: Tekerlek tutucu detaylı montajı ............................................................................. 54
Şekil 3.19: Solenoid ................................................................................................................. 54
Şekil 3.20: Otomatik robot devrilme durumu kontrolü ............................................................ 55
Şekil 3.21: Led Işıkların LDR sensörler ile etkileşimi ............................................................. 57
Şekil 3.22: Çizgi izlerken sensörlerin kullanımı ...................................................................... 58
Şekil 3.23: LDR sensör devre şeması ....................................................................................... 58
Şekil 3.24: Sharp GP2Y0A21YK sensörü montaj alanı .......................................................... 59
Şekil 3.25: Sharp GP2D120XJ00F sensörü montaj alanı ........................................................ 59
Şekil 3.26: Pil enerji-ağırlık oranları genel grafiği .................................................................. 60
Şekil 3.27: Pil ve sıcaklık sensörü seçimi ................................................................................ 61
Şekil 3.28: Otomatik Robot kırmızı bölgede 1. hareket şeması ............................................... 62
Şekil 3.29: Otomatik Robot mavi bölgede 1. hareket şeması .................................................. 63
Şekil 3.30: Otomatik Robot kırmızı bölgede 2. hareket şeması ............................................... 63
Şekil 3.31: Otomatik Robot mavi bölgede 2. hareket şeması .................................................. 63
Şekil 4.01: Kollektör robotun ön tasarımında düşünülen sürüş sistemi ................................... 67
Şekil 4.02: Ön tasarımda kollektör robotun Bun toplarken görünümü .................................... 68
Şekil 4.03: Ön tasarımda kollektör robotun en üst Bun’a ulaşması ......................................... 68
Şekil 4.04: Ön tasarımda Bun ile kolların hizalanması ............................................................ 69
Şekil 4.05: Kollektör robot şasisi detaylı montajı .................................................................... 69
Şekil 4.06: Kollektör robot şasisi alt kısım tekerlek kilit yuvası detaylı montajı .................... 70
Şekil 4.07: Kollektör robot şasisi detaylı montajı .................................................................... 70
Şekil 4.08: Kollektör robotun manuel robota yüklenmesi için von-Mises gerilme analizi ...... 70
Şekil 4.09: Çeşitli motor tahrik şekilleri .................................................................................. 71
Şekil 4.10: 4 tekerlekten tahrik edilen yengeç sürüş sistemi çalışma prensibi ........................ 71
Şekil 4.11: Yengeç sürüş sistemi Solidworks üzerinde detaylı montajı .................................. 72
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
7
Şekil 4.12: Yengeç sürüş sistemi Solidworks üzerinde detaylı montajı .................................. 72
Şekil 4.13: Yengeç sürüş (Crab Driving) sistemi için hesaplama diyagramı ........................... 73
Şekil 4.14: Kollektör robotun Tork – RPM grafiği .................................................................. 74
Şekil 4.15: Kollektör robotun servo motor tork kontrolü ......................................................... 75
Şekil 4.16: Kollektör robotun yön kontrolü için seçilen servo motoru .................................... 75
Şekil 4.17: Manuel robot ana kolunun rulman yüklenme durumu ........................................... 76
Şekil 4.18: Kollektör robotun merdiven çıkmak için kullanacağı sistem ................................ 77
Şekil 4.19: SolidWorks ortamında merdivenin çıkılma esnasında robotun hareketleri ........... 78
Şekil 4.20: Kollektör robot şasisi üzerinde silindir montajı ..................................................... 78
Şekil 4.21: Kollektör robot şasisi üzerinde silindir montajı ..................................................... 79
Şekil 4.22: Pnömatik silindir hesaplamaları ............................................................................. 79
Şekil 4.23: Kollektör robot alt bun tutucusu detaylı montajı ................................................... 80
Şekil 4.24: Kollektör robot bun tutucu kol rayları detaylı montajı .......................................... 81
Şekil 4.25: Kollektör robot alt bun tutucusu detaylı montajı ................................................... 81
Şekil 4.26: Pnömatik silindir örnek yaklaşım sensörü montajı ................................................ 82
Şekil 4.27: Kollektör robot alt bun tutucusu detaylı montajı ................................................... 83
Şekil 4.28: Kollektör robot alt bun tutucusu detaylı montajı ................................................... 84
Şekil 4.29: Kollektör robot üst bun tutucusu detaylı montajı .................................................. 84
Şekil 4.30: Vakum pompası ..................................................................................................... 84
Şekil 4.31: Vakum pedi hesabı ................................................................................................. 85
Şekil 4.32: Vakum pedi çalışma prensibi ................................................................................. 86
Şekil 4.33: Vakumlu Bun toplama alternatif çözüm ................................................................ 86
Şekil 4.34: Led Işıkların LDR sensörler ile etkileşimi ............................................................. 87
Şekil 4.35: Çizgi izlerken sensörlerin kullanımı ...................................................................... 88
Şekil 4.36: LDR sensör devre şeması ....................................................................................... 88
Şekil 4.37: Sharp GP2Y0D805Z0F sensörü montaj alanı ........................................................ 89
Şekil 4.38: Sharp GP2Y0D810Z0F sensörü montaj alanı ........................................................ 89
Şekil 4.39: Sharp GP2Y0D810Z0F sensörü montaj alanı ........................................................ 90
Şekil 4.40: Pil enerji-ağırlık oranları genel grafiği .................................................................. 90
Şekil 4.41: Pil ve sıcaklık sensörü seçimi ................................................................................ 91
Şekil 4.42: Otomatik Robot kırmızı bölgede hareket şeması ................................................... 92
Şekil 4.43: Otomatik Robot mavi bölgede hareket şeması ...................................................... 93
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
8
1. GİRİŞ
1.1. Takım Tanıtımı ve Görev Dağılımı
Hüseyin DOĞANCAN
- Tüm robotların tasarım kıstaslarının belirlenmesi
- Tüm robotların ön tasarımı
- Tüm robot tasarımlarının CAD ortamına aktarılması
- Tork ve hız hesaplamalarının yapılması
- Tüm robotların sürüş sistemi motor seçimi ve hesaplamaları
- Tüm robotların mekanizmaların motor seçimi ve hesaplamaları
- Literatür ve piyasa araştırması
- Tüm robotların ön mekanizma tasarımları
- Manuel robotun jeton kolu tasarımı ve kinematik analizi
- Otomatik ve toplayıcı robotların pnömatik sistemlerinin tasarımı
- Toplayıcı robotun merdiven tırmanma sistemi tasarımı
- Sensör ve pil seçimi
- Robot ağırlık ve maliyet hesaplamaları
- Hareket sürelerinin belirlenmesi
- Gelişme raporlarının ve sunuların düzenlenmesi
- Final raporunun ve posterlerin hazırlanması
Yakup ARSLAN
- Tüm robotların tasarım kıstaslarının belirlenmesi
- Tüm robotların ön tasarımı
- Yarışma sahasının CAD ortamına aktarılması
- Tüm robot tasarımlarının CAD ortamına aktarılması
- Tüm robotların CAD ortamında montajlarının yapılması
- Tüm robotların ön ve ayrıntılı mekanizma tasarımları
- Montajda kullanılan makine elemanlarının belirlenmesi
- Teknik resimlerin çıkartılması
- Tüm robotların ANSYS ile gerilme analizlerinin yapılması
- Tork ve hız hesaplamalarının yapılması
- Manuel robotun jeton kolu tasarımı
- Toplayıcı robotun merdiven tırmanma sistemi tasarımı
- Tüm yataklama sistemlerinin belirlenmesi
- Robotların hareket diyagramlarının çıkartılması
- Final raporunun ve posterlerin hazırlanması
Yalçın KAÇAR
- Tüm robotların tasarım kıstaslarının belirlenmesi
- Tüm robotların ön tasarımı
- Yarışma sahasının CAD ortamına aktarılması
- Tüm robotların CAD ortamında montajlarının yapılması
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
9
- Tork ve hız hesaplamalarının yapılması
- Toplayıcı robotun merdiven tırmanma sistemi tasarımı
- Robot ağırlık ve maliyet hesaplamaları
Hakan KARAASMA
- Tüm robotların tasarım kıstaslarının belirlenmesi
- Tüm robotların ön tasarımı
- Tüm robotların CAD ortamında montajlarının yapılması
- Plastik elemanların ve üretim yöntemlerinin belirlenmesi
- Hesaplama diyagramlarının çizilmesi
- Toplayıcı robotun merdiven tırmanma sistemi tasarımı
- Robotların hareket diyagramlarının çıkartılması
- Final sunumunun hazırlanması
- Final raporunun ve posterlerin hazırlanması
Serkan Emre ERFİDAN
- Tüm robotların tasarım kıstaslarının belirlenmesi
- Tüm robotların ön tasarımı
- Tork ve hız hesaplamalarının yapılması
- Piyasa araştırması
- Dişlilerin seçimi
- Toplayıcı robotun merdiven tırmanma sistemi tasarımı
- Hareket sürelerinin belirlenmesi
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
10
1.2. ABU Robocon 2012 Hakkında
Robotlar teknolojisi günümüzde oldukça gelişmiştir. Özellikle endüstriyel alanda
insanlar tarafında yapılması zor ve insan sağlığı için tehlikeli olan birçok görevi kusursuz bir
şekilde yerine getirmektedirler. Her geçen gün üretim endüstrisinde robot kullanımı hızlı bir
şekilde artmaktadır. Böylece üretim hem daha kaliteli olmakta hem de maliyetler önemli
ölçüde azalmaktadır. Bu bir yandan insan beden gücüne duyulan ihtiyacı azaltırken diğer
yandan da üretimde rekabeti arttırmaktadır.
ABU Robocon, Türkiye Radyo-Televizyon Kurumu’nun kurucu üyesi olduğu Asya-
Pasifik Yayın Birliği (Asia-Pasific Broadcasting Union; ABU), tarafından üye ülkeler
arasında kültürel ve teknolojik bilgi alışverişine olanak sağlamak amacıyla ilki 2002 yılında
Tokyo’da düzenlenen bir Robot Yarışması’dır. Ülkemiz de bu yarışmaya TRT’nin organize
etmesi ile her yıl katılmıştı. Yarışma kuralları her yıl yeniden belirlenmekte ve üniversitelere
bildirilmektedir. Ülkemizde yarışmayı kazanan grup Türkiye’yi uluslararası yarışmada temsil
etmektedir.
Asya-Pasifik ülkeleri üniversite öğrencilerinin katıldığı ve her yıl düzenlenen bu
yarışmada, önceden belirlenmiş bir tema ve kurallar çerçevesinde, katılımcı ülkeleri temsilen
yarışan ekipler, buluş kabiliyetlerini ve teknolojik yeteneklerini kullanarak temayı oluşturan
oyunu oynayabilecek manuel ve otomatik robotlar inşa etmektedirler. Yarışmanın amacı,
ABU üyesi ülkeler arasında kültürel ve teknolojik bilgi alışverişini sağlamak olduğu kadar,
ülkelerini 21. yüzyıla taşıyacak gençler arasındaki dostluğu pekiştirmek ve aynı zamanda
mühendislik yeteneklerini de geliştirmektir.
1.3. Tasarım Verilerinin Değerlendirilmesi
Tasarım verilerinin etkin ve verimli kullanılabilmesi için yarışma kılavuzu dikkatlice
incelendi. Yarışma sahası Solidworks programında gerçeğe uygun çizildi ve boyutlandırıldı.
Sahanın üzerindeki tünel, jeton, bun, merdiven, rampa, sepet ve sınırlar yerleştirildi. Böylece
robot tasarımlarının yarışma sahasına uygunluğu birebir takip edilebilir hale geldi. İstenilen
noktalar arasındaki uzunlukların ölçülmesi kolaylaştı ve yapılabilecek hataların önüne
geçilmiş oldu.
Şekil 1.01: Yarışma sahasının Solidworks ile modellenmesi
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
11
Şekil 1.02: Yarışma sahasının Solidworks ile modellenmesi
Şekil 1.03: Yarışma sahasının Y eksenine göre simetrik olması
Tasarım konusunda dikkat ettiğimiz en önemli hususlardan birisi de parçanın y
eksenine göre simetrik olmasıdır. Yarışma sırasında mavi veya kırmızı takım olmamız
durumunda sahanın hangi tarafında yarışacağımız değişecektir. Örneğin mavi takımda jetonu
almak ve atmak için şasinin sağ tarafına koyacağımız jeton alıcı mekanizma etkin bir çözüm
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
12
olurken, kırmızı takımda jetonu almak ve atmak için ters tarafta kalacak ve hiçbir işe
yaramayacaktır. Benzer bir sorun otomatik robotun kollektör robotu merdivene yanaştırması
sırasında da meydana gelmektedir. Yine kollektör robotun merdiveni ön tekerleğe bağlı bir
çıkış sistemiyle aşması mavi takımda çözüm olurken kırmızı tarafta ön tekerlekler arkada
kalacaktır.
Konstrüksiyon tasarımı esnasında göz önünde bulundurulan özelliklerin
yaklaşık olarak öncelik sıralaması:
1) Basitlik
2) Hafiflik
3) Hız
4) Maliyet
5) Güç tüketimi
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
13
2. MANUEL ROBOT TASARIMI
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
14
2.1. Manuel Robot Ön Tasarımı
Manuel robotu tasarlarken göz önünde bulundurulan hususlar:
Manuel robot dönüşler için yüksek manevra kabiliyeti gerektirdiğinden dolayı 3
tekerlekli sürüş sistemine sahip olmalıdır.
Tekerlekler montajın daha rahat olması için dışarıda bırakılmalıdır.
Bir robotun maksimum ağırlık limiti 25 kg olduğu için mümkün olduğunca hafif şasi
ve mekanizmalara sahip olmalıdır.
Jeton tutmak için gerekli menzilin belirlenmesi (900mm ile 725mm yerden yükseklik)
tasarım esnasında göz önünde bulundurulmalıdır.
Robot yarışmaları için yapılan tasarımlarda deneyimli tasarımcıların dikkat ettiği en
önemli noktalardan biri montaj bağlantılarının yeniden sökülebilir olmasıdır. Tasarım
ve montajdan sonra yarışma hazırlığında fark edilen önemli konstrüksiyon hataları bu
sayede en az maliyetle giderilebilir. Bunun için belirlediğimiz en uygun bağlantı tipi
cıvatalı bağlantılardır. Ayrıca cıvatalı bağlantılar robot şasisinde kullanılan alüminyum
profillerin bağlanması için diğerlerine oranla (kaynak, perçin vb.) daha uygundur.
Bu hususlardan yola çıkarak yapılan ön tasarım modellemeleri:
Şekil 2.01: Manuel robotun genel ön tasarımı
Ön tasarım olarak daha hafif yapıyı elde etmek için kare profiller seçildi sepet ve jeton
toplayıcının farklı kollarda olması kararlaştırıldı. Tekerleklerin dişli çarkla Scooter motoru
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
15
tarafından tahrik edilmesi sağlandı. Ön çatal kaldırıcı sistem için ise alt çene kemiğine benzer
bir yapı tasarlanarak daha az sehim yapan bir yapı elde edildi.
Şekil 2.02: Manuel robotun robot taşıyıcı kol ön tasarımı
Daha öncede bahsedildiği gibi kollektörü taşıyacak sistem alt çene kemiğinden yola
çıkılarak modellendi. Bu tasarımın amacı en az sehimle kollektörü taşımaktır.
Şekil 2.03: Manuel robotun sepet taşıyıcı kolu ön tasarımı
Sepeti kaldıran sistem sepeti daha rahat kavrasın diye dışa doğru genişleyen bir plaka
ile alınması sağlandı. Yine kramayerin aşağı yukarı, ileri geri hareketi sayesinde x ve y
eksenlerinde istenilen noktaya ulaşması düşünüldü.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
16
Şekil 2.04: Manuel robotun jeton taşıyıcı kolu döndüren mekanizma ön tasarımı
Ana kolun kendi ekseni etrafında dönmesi ile 3 boyutta istenilen her noktaya ulaşması
sağlandı.
Şekil 2.05: Manuel robotun tekerlek, motor ve zincir mekanizması ön tasarımı
2 arka tekerleğinde tahrik olduğu hareket sistemi sayesinde diferansiyel kutusuna
gerek kalmadan ihtiyaç duyulan sürüş sağlanmıştır.
2.2. Manuel Robot Konstrüksiyon Tasarımı, Teknik Hesaplamalar, Analizler
2.2.1. Şasi Tasarımı
Şasi konstrüksiyonu için 20x20 1 mm kalınlığında ve 30x30 2 mm kalınlığında
standart alüminyum profil seçildi. Alüminyum malzeme seçme nedenleri:
Çelik, bakır ve pirinçten yaklaşık 3 kat daha hafiftir.
Robot müsabakalarında en çok kullanılan konstrüksiyon malzemesidir.
Piyasada kolay bulunabilir.
Kolay işlenebilir.
Yüksek dayanım değerlerine sahiptir.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
17
Şekil 2.06: Manuel robot şasi montajı
Seçilen malzemenin istenilen yük altında dayanıp dayanamayacağını tespit etmek için
analizi yapıldı. İlk olarak Solidworks üzerinde aynı boyutta kare ve sigma profil için deneme
analizi yapıldı. Çıkan sonuçlar birbirine çok yakın olduğu için Solidworks ile yapılan analizin
güvenilir olamayacağı anlaşılıp analizlerin ANSYS üzerinde yapılmasına karar verildi.
Şekil 2.07: Kullanılması düşünülen profillerin Solidwork ile gerilme analizi
Seçilen alüminyum profil malzemesinin şasi tasarımında kullanıldı. ANSYS üzerinde
yapılan analizlerde tekerlek milleri sabit seçildi. Yapılan von-Mises ve deformasyon analizleri
sonucunda herhangi bir olumsuzlukla karşılaşılmadı. Analizlerin devamı Ek 2.01, Ek 2.02, Ek
2.03, Ek 2.04, Ek 2.05 ve Ek 2.06’da verilmiştir.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
18
Şekil 2.08: Ansys ile Manuel robotun von-Mises gerilme analizi
2.2.2. Sürüş Sistemi ve Hesaplamaları
Tork ve hız hesaplamaları yapılarak motor seçimi için gerekli değerler ve zincir dişli
oranlarının belirlenmesi amaçlandı.
Şekil 2.09: Manuel robotun tork - hız hesabı için yük dağılımı
∑
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
19
∑
Şekil 2.10: Manuel robotun motor ve tekerlek seçimi
Şekil 2.11: Manuel robotun tork - hız hesabı için zincir dişlilerindeki yük dağılımı
Bu hesaplamalar Excel ile tablo haline getirilerek detaylandırıldı:
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
20
m (kg) 80
g 9,81
µ 0,5
x1 (m) 0,2
y1 (m) 0,5
x2 (m) 0,7
1 Dişler
r1 (m) 0,072
r2 (m) 0,056 47
r3 (m) 0,0114 11
N1 (N) N2 (N) F1 (N) FG (N) F3 (N) T (N)
654,8444444 129,955556 327,422222 327,4222222 420,9714286 4,79907429
250W 24V DC RPM Zincir
Verimi
Motor
Sayısı
Motor Ti Motor To V (m/s)
S (güv. kats.)
1. Durum 2550 0,9 2 0,93 7,152545455 3,913975647 1,490401071
2. Durum 2000 0,9 2 1,53 11,76709091 3,069784822 2,451950149
Şekil 2.12: Manuel robotun 2 durum için Tork – RPM grafiği
Bu hesaplamalar için 2 adet 250W 24V DC fırçalı scooter motoru seçildi (Ek 3.2).
Seçilen motorun ortalama torku 0,93 N.m, ortalama devri 2550 RPM’dir. Motor üzerinde 11
dişli bulunmaktadır. Tekerlek bu motora uyumlu olan üzerinden 47 dişli bulunan 140 mm
çapında scooter tekerleği olarak seçildi. Zincirli mekanizma verimi 0,9 kabul edildi.
Hesaplamalar için µ sürtünme katsayısı 0,5 alındı.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
RP
M
TORK
Tork - RPM Grafiği
1. Durum
2. Durum
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
21
1. durumda ortalama değerler olan motorun verdiği 2550 RPM ve 0,93 N.m için 1,49
güvenlik katsayısını elde edildi. 2. Durumda istenen ortalama hız için motorun verdiği 2000
RPM ve 1,53 N.m tork için 2,45 güvenlik sayısı elde edildi.
Şekil 2.13: Manuel robotun için seçilen serbest tekerlek
Şekil 2.14: Manuel robot zincir mekanizması detaylı montajı
Ön kısma montajı yapılacak serbest tekerlek seçildi (Ek 3.2). Bu sürüş sisteminde
diferansiyele gerek duymadan sadece basit bir programlama ile motorlara farklı devirler
vererek dönüşün sağlanabileceği kararlaştırıldı. Düz rulmanlı 80 mm çapında 70 kg’lık
yüklemeye dayanabilen plaka bağlantılı Tente marka serbest tekerlek seçildi.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
22
Şekil 2.15: Manuel robot serbest tekerlek detaylı montajı
2.2.3. Kaldıraç Sistemi Tasarımı
Kaldıracın cıvatalı bağlantı şeklinde montajı yapıldı. Tasarımda doğal sistemlerin
incelenmesi olarak alt çene şekli göz önüne alındı. Alt çene oluşumundan esinlenerek kaldıraç
sisteminin daha stabil olması amaçlandı. Bu kaldıraç mekanizması 2 adet aktüatör ile
yataklanmıştır.
Şekil 2.16: Manuel robot kaldıraç ve aktüatör detaylı montajı
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
23
Kollektör robotu taşıyacak çatal kolun aktüator seçimi yapıldı (Ek 3.3). Bu seçim
esnasında maksimum hız ve minimum ağırlık amaçlandı. 2”/s (50,8 mm/s) hızında 20” (508
mm) boyunda 35lb (15,88 kg) yük taşıyabilen 2 adet FA-35-TR modeli seçildi. Aktüatörün
üzerindeki lineer yataklama sayesinde ekstra ray kullanma ihtiyacı ortadan kalkmış oldu.
Şekil 2.17: Aktüatörün yapısı
Şekil 2.18: Manuel robot kollektör taşıyıcı çatal detaylı montajı
2.2.4. Anakol Tasarımı
Oyun sahasında bulunan sepeti ve jetonu taşımak amacıyla anakol mekanizması
tasarlandı. Anakol üzerinde aşağı-yukarı ve sağa-sola hareket eden 2 adet profilden
oluşmaktadır. Bu profiller 2 adet motordan tahrik alan kremayer dişli mekanizması ile hareket
etmektedir. Bu mekanizmanın manuel robot üzerine yataklanması için de detaylı bir
konstrüksiyon çalışması yapılmıştır.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
24
Şekil 2.19: Manuel robot ana kolunun detaylı montajı
Şekil 2.20: Manuel robot ana kolunun Solidworks üzerinde detaylı montajı
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
25
Şekil 2.21: Manuel robot ana kolunun rulman ve motor detaylı montajı
Şekil 2.22: Manuel robot ana kolunun rulman ve motor detaylı montajı
Rulman seçimi:
Rulmanların üzerlerine gelen radyal ve eksenel yükler belirlendikten sonra rulmanlar
statik ve dinamik açıdan uygun olup olmadıkları değerlendirildi. Statik açıdan fs statik
yükleme endeksinin yüksek olması rulman emniyeti ve sessiz çalışma açısından önemlidir bu
değerin 1’den büyük olması istenir. Formülü aşağıda verilmektedir.
o
o
sP
Cf
aoroo FYFXP .. [kN]
Xo, Yo, Co değerleri FAG rulman kataloğundan elde edildi.
Dinamik yükleme açısından incelendiğinde fL değerinin 1’in üzerinde olması istenmektedir.
CN normal geçmeli rulmanlar için bu değer aşağıdaki formüllerden hesaplandı.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
26
P
P
CL
C ve P FAG rulman kataloğundan elde edildi. Bilyalı rulmanlar için p=3’tür.
60.
10. 6
n
LLh
n FAG rulman kataloğundan elde edilir.
P h
L
Lf
500
Şekil 2.23: Manuel robot ana kolunun rulman üzerindeki yüklenme durumu
statik yükleme
Fa 80
Fr 220
Fa/Fr 0,363636
Po 0,22
Co 1,96
fs 8,909091
dinamik yükleme
fo 15,6
e 0,636735
Fa/Fr 0,363636
X 1
Y 0
P 0,22
C 4,55
L 8846,391
n 34000
Lh 4336,466
fL 1,911832
Rulman adı: FAG 6000
Ağırlık: 0,019 kg
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
27
Yapılan hesaplamalar sonucunda, ana kol üst rulmanı FAG 6000 sabit bilyalı rulman
olarak belirlenmiştir. Alt kısım için de FAG 625 sabit bilyalı rulmanı seçilmiştir.
Hesaplamalardan da görüldüğü gibi rulmanlar radyal ve eksenel yükleri fazlasıyla
karşılamaktadır.
Şekil 2.24: Manuel robot ana kolunun Solidworks üzerinde detaylı montajı
Servo Motor Seçimi:
Şekil 2.25: Ana kol mekanizması motor seçimi
Bu mekanizmada 2 adet rulman ve 2 adet dişli olduğu için kayıplar fazla olacaktır. Bu
sebeple motor seçiminde güvenlik katsayısı yüksek tutulmaya çalışıldı. Seçilen TowerPro
markalı servo motoru özellikleri:
Boyutları: 40 mm x 20 mm x 36.5 mm
Tork: 4.8V ta 13 kg.cm
6V ta 15 kg.cm tork
Hız: 0.15sn/60
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
28
Şekil 2.26: Manuel robotun anakol kontrolü için seçilen servo motoru
m (kg) 4
a (m/s^2) 0,4
x (m) 0,8
r2(m) 0,002
r1 (m) 0,0005
2.2.5. Kremayer mekanizması
Manuel robotun anakolu yatay ve düşey hareketi için kremayer ve pinyon seçimi
yapıldı. 15x15 boyutlarında,1 modüle sahip, 3 m boyunda naylon kremayer seçildi. Bu seçilen
dişlinin 1 metresi yatay kremayer mekanizmasında, 1 metresi ise düşey kremayer
mekanizmasında kullanıldı. Bu seçimi yaparken öncelikle hafiflik göz önünde bulunduruldu.
Kremayer dişlisi olarak 20 dişli 1 modüle sahip bir pinyon kullanıldı (Katalog 4). Kremayer
mekanizmasına ait dişliler üzerinden motor seçimi için hesaplamalar yapıldı.
Şekil 2.27: Kremayer dişlileri
F (N) T (N.m)
1,6 0,32
Motor Değerleri
T (N.m) S (Güv. Kats) 1 (sn/devir)
1,4715 4,5984375 3
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
29
Şekil 2.28: Manuel robot kremayer mekanizması detaylı montajı
Dikey hareket için:
Şekil 2.29: Dikey kremayer mekanizmasında yük dağılımı
m (kg) 4
g 9,81
a 1
r (m) 0,01
Motor Değerleri
Çıkış Torku
(N.m)
Çıkış Hızı
(RPM) S
0,83385 200 1,92842276
T (N.m) V (m/s)
0,4324 0,20944
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
30
Bu hesaplamalar için 1 adet 18W 12V DC fırçalı motor seçildi (Katalog 5). Yapılacak
işlemin hassasiyeti göz önüne alındığında 0,21 m/s düşey hareket için uygun bir hızdır.
Güvenlik faktörü 1,910 çıkmıştır.
Yatay hareket için:
Şekil 2.30: Yatay Kremayer mekanizmasında yük dağılımı
m (kg) 4
a 1
r (m) 0,01
Motor Değerleri
Çıkış Torku Çıkış Hızı S
200 0,20943951 4,537125
Bu hesaplamalar için 1 adet 12V DC 8W fırçalı motoru seçildi (Katalog 6). Bu
motorun ortalama torku 0,36 N.m, ortalama hızı 200 RPM’dir. Güvenlik faktörü 4,53
çıkmıştır.
F (N) T (N.m) V (m/s)
8 0,08 0,20943951
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
31
Şekil 2.31: Manuel robot kremayer mekanizması detaylı montajı
Ana kol profilinin merkezlenmesinin sağlanması için 3 tarafından gardolap kapak
tekeri ile yataklandı, boşta kalan taraf ise kremayerin pinyonu ile yataklanmıştır.
2.2.6. Sepet Kolu Tasarımı
Şekil 2.32: Sepet kolu mekanizması motor seçimi
Jeton kolu mekanizması yatay yönde yüke maruz kalmadığı için hesabı gerekli
görülmedi. 60 Rpm 2,3 kg.cm tork değerine sahip 2 adet redüktörlü 12V DC motor seçildi
(Katalog 7). Ayrıca açılma esnasında fazla açılmayı engelleyen plakalar üzerine
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
32
yerleştirilecek sınır düğmesi uyarı aldığı anda motora giden torkun kesilmesi dişlilerin
aşınmasını önleyecektir.
Şekil 2.33: Manuel robot sepet tutucu detaylı montajı
Şekil 2.34: Manuel robot sepet tutucu ve jeton tutucu detaylı montajı
Jetonu alana kadar jeton tutucunun şekildeki konumda olması kol ucununsa kapalı
durumda olması gerekmektedir. Jeton bırakıldıktan sonra kol ucunun şekildeki gibi açık
konumda olması jeton tutucunun ise sepetin alt kısmına sepetin rahatça girebileceği
konumuna geri dönmesi gerekmektedir.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
33
2.2.7. Jeton kolu
Jeton kolunun tasarımı Solidworks üzerinde yapıldı. Basit hesaplamalar yapıldı.
Yapılan tasarım üzerinden Solidworks’te kinematik analizi gerçekleştirildi. Kinematik
analizde bir açılış ve kapanış için gerekli tork, hız ve yapılan yer değiştirme tespit edildi.
Şekil 2.35: Manuel robot jeton tutucusunun Solidworks üzerinde detaylı montajı
Şekil 2.36: Manuel robot jeton tutucusunun hesaplamaları
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
34
(S= güvenlik katsayısı)
GWS Servo S03T STD (Katalog 8) servo motorun özellikleri:
Boyutları: 39.5 x 20.0 x 39.6 mm
Ağırlık: 46 gr
Hız-6V:0.27 sec/60°
Tork-6V: 8 kg·cm
Hız-4.8V:0.33 sec/60°
Tork-4.8V: 7.2 kg·cm
Kablo Uzunluğu: 270mm
(
)
S = 7,8 (Gereken torku fazlasıyla sağlamaktadır)
(
) (
)
Şekil 2.37: Manuel robot jeton tutucusunun detaylı montajı
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
35
Şekil 2.38: Manuel robot jeton tutucusunun kinematik analizi
Şekil 2.39: Jeton tutucunun Solidworks üzerinde gerekli yer değiştirme – zaman grafiği
Kinematik analizde kullanılacak servo motorun hızı 0,5 s/60° alındı. Tutucu kollara
1N düşey gerekli olan sürtünme kuvveri için 2 N yatay kuvvet uygulandı. Kinematik analiz
sonucunda jeton tutucusunun kavrama yastıklarının hız ve yer değiştirme ile ilgili verileri elde
edildi. Kabul edilebilir olduğu belirlendi. Kinematik analiz tork-zaman ve hız-zaman
grafikleri Ek 2.07 ve Ek 2.08’de verilmiştir. Ayrıca tork analizinden bulunan 0,069 N.m’lik
tork değeri basit hesaplamalar ile bulduğumuz 0,091 N.m’lik tork değeriyle oldukça yakındır.
2.2.8. Pil Seçimi:
Pillerle ilgili genel bir araştırma yaptığımızda enerji yoğunluklarıyla ilgili karşımıza
bu grafik çıkmaktadır. Profesyonel robot yarışmalarında kullanılan Li-Poly pillerin en büyük
avantajı birim ağırlık başına enerji miktarlarının yüksek olmasıdır.Manuel robotun 20 kg’a
yakın ağırlığı göz önünde bulundurulduğunda maliyetten kaçınmadan Li-Poly pil kullanmak
akıllıca olacaktır.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
36
Şekil 2.40: Pil enerji-ağırlık oranları genel grafiği
Bileşen Volt Amper
250W Scooter Motoru 24 10
250W Scooter Motoru 24 10
Anakol Dönüş Servo
Motor
6 2
Jeton Kolu Servo Motor 6 2
Aktüatör 12 5
Aktüatör 12 5
Kremayer Dikey DC
Motoru
12 1,5
Kremayer Yatay DC
Motoru
12 2,2
Sepet Kolu DC Motoru 12 1
Sepet Kolu DC Motoru 12 1
5 yarışmanın art arda yapıldığı göz önüne alınırsa 30 dk yetecek bir pil seçmemiz
gerekecektir. Robot üstünde en çok akımı çeken ve en uzun sure çalışacak olan motorları göz
önünde bulunduracak olursak:
(
) (
)
Bu hesaplamadan yola çıkarak 2 adet adet E-flite 22,2 V Li-Po 5000mAh pil yeterli
olacaktır. Li-Po bataryalar 50 º C’ alevlenme riski taşımaktadırlar. Bu yüzden güvenlik önlemi
olarak 2 adet pil için 2 adet LilyPad marka sıcaklık sensörü seçildi.
Adedi 800 gr olan bu pili değişimli olarak kullanmak 800 gr daha hafif konstrüksiyon
ile yarışmayı olanaklı kılacaktır. Ayrıca bu pilin temininde zorlanılırsa toplam 400 gr
ağırlıktan biraz feragat edilip yerli satıcıdan alternatifini temin etmek de mümkündür.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
37
Şekil 2.41: Pil ve sıcaklık sensörü seçimi
2.2.9. Manuel Robot Ağırlık-Maliyet Analizi
Manuel Robot Parçaları
Parça Adı Adet
Birim
Fiyat
(TL)
Birim
Ağırlık
(kg)
Toplam
Ağırlık
(kg)
Toplam
Fiyat
(TL)
Şasi
Alüminyum profil 30x30 (m) 6,67 12 0,605 4,03535 80,04
Alüminyum profil 20x20 (m) 1,55 8 0,205 0,31775 12,4
Civatalar 99 0,2 0,005 0,495 19,8
Köşebentler 48 0,5 0,003 0,144 24
Somunlar 101 0,1 0,002 0,202 10,1
Tekerlek - Motor 0 0
250W Scooter Motoru 2 67 TL 2 4 134
#25 Motor zinciri 2 20 TL 0,4 0,8 40
Tekerlek ve #25 dişlisi 2 38 TL 0,4 0,8 76
Serbest tekerlek 1 20 TL 0,546 0,546 20
Anakol 0 0
Alüminyum profil 30x20 (m) 2,5 10 0,308 0,77 25
TowerPro MG995 servo motor 1 39 0,05 0,05 39
FAG 6000 Rulman 1 15 0,019 0,019 15
FAG 625 Rulman 1 3,5 0,005 0,005 3,5
Aktüatör 2 100 1,5 3 200
Kremayer dişlisi 1 55 0,1 0,1 55
Kremayer pinyonu 2 5 0,01 0,02 10
Çekmece ray tekerleği 6 2 0,03 0,18 12
12V 200Rpm DC Motor 1 32 0,25 0,25 32
12V 400Rpm DC Motor 1 29 0,19 0,19 29
Civatalar 10 0,2 0,005 0,05 2
Köşebentler 8 0,5 0,003 0,024 4
Somunlar 10 0,1 0,002 0,02 1
Hub 2 7 0,03 0,06 14
Alüminyum profil 20x20 (m) 3,18 8 0,205 0,6519 25,44
Civatalar 45 0,2 0,005 0,225 9
Köşebentler 24 0,5 0,003 0,072 12
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
38
Somunlar 45 0,1 0,002 0,09 4,5
FAG 625 Rulman 2 3,5 0,005 0,01 7
Jeton Kolu 0 0
GWS Servo S03T STD 1 35 0,05 0,05 35
Civatalar 45 0,2 0,005 0,225 9
Civatalar 25 0,5 0,003 0,075 12,5
Köşebentler 12 0,1 0,002 0,024 1,2
Somunlar 25 0,1 0,002 0,05 2,5
Sepet tutucu 0 0
Alüminyum profil 20x20 (m) 0,64 8 0,205 0,1312 5,12
12 DC 60 rpm Motor 1 27 0,1 0,1 27
Dişliler
Dişli DS0.5-18 d=10 mm 1 5 0,001 0,001 5
Dişli PS1-18 d=20 mm 2 5 0,005 0,01 10
Dişli özel d=5mm 2 10 0,005 0,01 20
Dişli PS1-28 2 5 0,009 0,018 10
Koltuk 1 10 0,4 0,4 10
Propilen levha 1000*500 5mm 2 30 0,3 0,6 60
Pil 0 0
Pil Li-Poly 5000 mAh 2 400 0,8 1,6 800
LilyPad Sıcaklık Sensörü 2 11 0,004 0,008 22
0 0
İşçilik 1 300 0 0 300
Kargo Masrafı 1 300 0 0 300
Diğer Masraflar 1 200 0 0 200
Toplam
Ağırlık (kg)
Toplam
Fiyat (TL)
18,2042 2736,1
2.2.10. Zamanlama Hesabı
Manuel robotun yapacağı hareketler ve geçeceği noktalar belirlendi.
Şekil 2.42: Manuel Robot kırmızı bölgede 1. hareket şeması
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
39
Şekil 2.43: Manuel Robot mavi bölgede 1. hareket şeması
Manuel robot harekete başlayarak jetonu alır daha sonra jetonu dönemeçli yolda
ilerleyerek jetonu jeton kutusuna bırakır daha sonra tünelde ilerleyerek kollektörü almaya
gider. Kollektörü yüklemesi tamamlandıktan sonra kollektörü otomatik üzerine yükler.
Şekil 2.44: Manuel Robot kırmızı bölgede 2. hareket şeması
Şekil 2.45: Manuel Robot mavi bölgede 2. hareket şeması
Otomatik robotu yükledikten sonra manuel robot sepeti alarak adaya bırakır.
Not: Kırmızı bölgelerde de benzer işlemi y eksenine göre simetrik olarak yapar.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
40
Manuel Robot Ort. Hızı (m/s) = 1 m/s
Manuel Robot Süre (sn) Yerdeğişimi (mm)
Token yolu gitme 4597,27
Tokeni alma 8
Yol üstündeki manevralar 4
Tokeni Taşıma 6467,77
Tokeni bırakma 8
Buradan itibaren otomatik robot devreye giriyor
Tokeni bıraktıktan sonra yol 4770
Kollektörün yüklenmesi 5
Kollektörü taşıma 6087,5
Yol üzerindeki manevralar 3
Kollektörü bırakma 10
Otomatiğe kadar ki süre 31,06504 saniye
Kollektörü bırakana dek 28,8575 saniye
Toplam Geçen Süre 59,92254 saniye
Yarışmanın tamamlanması tahmini olarak 100 saniye sürmektedir. Bu aşamada
harcanacak tahmini süre 60 saniyedir.
2.3. Sonuç
Sürüş sistemi:
Manuel robot dönüşler için yüksek manevra kabiliyeti gerektirdiğinden dolayı 3
tekerlekli sürüş sistemine sahiptir. Motor tarafından verilen tahrik tekerleklere zincir sistemi
ile aktarılmaktadır. Bu sistemi kullanmaktaki amacımız diferansiyel kutusuna gerek
duymadan 2 tekerleğe farklı devirler vererek dönüşü sağlamaktır. Öndeki avara tekerlek arka
tekerlekten gelen torka göre yönlenerek sürüş gerçekleştirilmektedir.
Maksimum Hız:
Robotun teorik hızı maksimum 3,9 m/s dir. Ancak bu hıza çıkmamız kontrolün
zorlaşacağından pek mümkün değildir. Yaptığımız literatür araştırmasına göre bu tür
yarışmalarda kullanılan robotlar için kullanılan maksimum hız 2m/s civarındadır. Manevra
esnasındaki hız düşüşlerini göz önüne aldığımızda hızımız ortalama 1 m/s civarında olacaktır.
Bu değer ile diğer robotların önüne geçeceğimize inanıyoruz.
Ağırlık:
Robotumuzun çıkan ağırlığı 18,2’dır. Bu 3 robotun toplam 50 kg değerini geçmemesi
çerçevesinde optimize edilmiştir. Devre elemanlarının eklenmesiyle ağırlaşacaktır. Bunun için
5 kilodan fazla ağırlık kapasitesi mevcuttur. Bazı noktalardaki cıvata bağlantılarının perçine
çevrilmesiyle ağırlık daha da düşürülebilir. Konstrüksiyon ağırlık olarak uygundur.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
41
Robotun Çalışma Süresi:
Robotun saha üzerinde bir maçta toplam çalışma süresi 60 saniyedir. Hesaplarımıza
göre 180 saniye olan süre içerisine göre hız değerlerimizi değiştirerek süremizi maksimize
edebiliriz. Toplam olarak 30 dk çalışma için pil kapasitesine sahiptir.
Maliyet:
Manuel robotun 2736 liraya mal olacağını düşünüyoruz. Bu değer 3 robot için toplam
kullanılabilir bütçenin sınırları içerisinde kalmaktadır. İstenildiği takdirde bu değer daha da
optimize edilebilir.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
42
3. OTOMATİK ROBOTUN TASARIMI
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
43
3.1.Otomatik Robot Ön tasarımı
Otomatik robota ait ön tasarım ve son tasarım yapıldı. Karşılaşılacak problemler
tartışıldı. Sürüş sistemi 4 çekişli olarak kararlaştırıldı.
Şekil 3.01: Otomatik robot ön tasarımı
Otomatik robotun ön tasarımında 4 tekerlekten tahrikli ve 2 tane döndürücü tahrikli
sistem düşünüldü. Fakat robot durduğu noktada şasisini düzgünce döndürememesi için
manevra kabiliyetinde düşmeye sebep oldu. 4 ayrı servo motordan verilecek torkun daha
sağlıklı olacağı kararlaştırıldı.
Şekil 3.02: Otomatik robot ön tasarımı
Şekil 3.03: Otomatik robot ön tasarımı yarışma sahası üzerinde sepeti taşırken
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
44
3.2.Otomatik Robot Konstrüksiyon Tasarımı, Teknik Hesaplamalar, Analizler
3.2.1. Şasi Tasarımı
Şasi konstrüksiyonu için 20x20 1 mm kalınlığında standart alüminyum profil seçildi
(Katalog 1). Alüminyum malzeme seçmenin nedenleri:
Çelik, bakır ve pirinçten yaklaşık 3 kat daha hafiftir.
Robot müsabakalarında en çok kullanılan konstrüksiyon malzemesidir.
Piyasada kolay bulunabilir.
Kolay işlenebilir.
Yüksek dayanım değerlerine sahiptir.
Şekil 3.04: Otomatik robot şasisi detaylı montajı
Seçilen malzemenin istenilen yük altında dayanıp dayanamayacağını tespit etmek için
ANSYS ile analizler yapıldı. Yapılan analizler sonucunda şasi tasarımının konstrüksiyon
açısından güvenli olduğuna karar verildi.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
45
Şekil 3.05: Ansys üzerinde otomatik robotun şasi von-Mises gerilmesi
3.2.2. Sürüş Sistemi ve Hesaplamaları
Sürüş sistemleri detaylı bir şekilde incelendi. Buna bağlı olarak tekerleklerde
kullanılacak motorların seçimine dair basit hesaplamalar belirlendi. 4 tekerlekli sürüş
sistemlerinin manevra kabiliyetinin yüksek olması seçim aşamasında büyük rol oynadı.
Şekil 3.06: Çeşitli motor tahrik şekilleri
Yengeç Sürüş Sistemi (Crab Driving):
Yüksek Manevra kabiliyeti
Şasiyi döndürmeden yön değiştirebilme
Basit tekerlekler
Ani duruş-kalkış özelliği
Yüksek çekiş gücü
Diğer sistemlere göre daha az sürtünme kaybı
- Kontrolü ve programlaması zor
- Pahalı
- Çok sayıda motor ( 4 DC Motor + 4 Servo Motor)
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
46
Kollektör robota yüksek manevra kabiliyeti, şasiyi döndürmeden yön
değiştirebilme ve ani duruş kalkış özelliğine sahip olduğu için 4 tekerlekten çekişli
sistemler içerisinden yengeç sürüş sistemi (crab driving) tercih edildi.
Şekil 3.07: 4 tekerlekten tahrik edilen yengeç sürüş sistemi çalışma prensibi
Şekil 3.08: Motor – tekerlek sürüş sistemi detaylı montajı
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
47
Hız ve Tork Hesabı:
Şekil 3.09: Otomatik robotun rampa çıkış ve inişinde tork ve hız hesaplamaları
Çıkış için hesap:
∑ N1 = 0
-N2.(x1 + x2) + m.g. .x1 – (m.a + m.g. ).y1 = 0
∑ N2 = 0
N1.(x1 + x2) - m.g. .x2 - (m.a + m.g. ).y1= 0
F1 = µ1.N1 F2 = µ2.N2
T1 = F1.r1 T2 = F2.r2
V1 = 2 π.r1.rpm1 V2 = 2 π.r2.rpm2
Bu hesaplamalar Excel ile tablo haline getirilerek detaylandırıldı:
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
48
m (kg) 25
g 9,81
a 0,4
x1 (m) 0,3
x2 (m) 0,3
y1 (m) 0,5
µ 0,5
r1 (m) 0,055
r2 (m) 0,055
1.Durum rpm1 416,7577413
α 18
cos (α) 0,95
sin (α) 0,31
2. Durum rpm1 543,4782609
α 0
cos (α) 1,00
sin (α) 0,00
1. Durum
N1 (N) N2 (N) F1 (N) F2 (N) T1 (N.m) T2 (N.m) V (m/s)
85,71019812 30,91914079 42,85509906 15,45957039 1,928479458 0,695680668 1,962928962
2. Durum
N1 (N) N2 (N) F1 (N) F2 (N) T1 (N.m) T2 (N.m) V (m/s)
57,14583333 65,47916667 28,57291667 32,73958333 1,28578125 1,47328125 2,559782609
Seçilen Motor 24V DC
Diş. Verim S.Tork (N.m) Hız (rpm) Tork ç. (N.m) Son Hız (rpm) S güv. kats.
1. Durum 23 0,81 0,25 9585,42805 4,6575 416,757741 2,415115173
2. Durum 23 0,81 0,15908523 12500 2,96375778 543,478261 2,01167142
Şekil 3.10: Otomatik robotun 2 durum için Tork – RPM grafiği
1. Durum
2. Durum
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
RP
M
TORK
Tork - RPM Grafiği
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
49
Bu hesaplamalar için 4 adet 12V DC fırçalı motor seçildi (Katalog 10). Bu motor
katalogda Mabuchi 550PC/VC modeli olarak geçmektedir. Bu motorlar özellikle matkap ve
uzaktan kumandalı uçaklarda tercih edilmektedir. Seçilen motorun stall torku 0,549 N.m,
ortalama devri 17600 RPM’dir. Dişli kutusu 23:1 oranında, 2 kademe için 0,81 veriminde
kabul edildi. Hesaplamalar için µ sürtünme katsayısı 0,5 alındı. Ayrıca tamiya marka 90 mm
çaplı tekerlekler seçildi.
Yengeç Sürüşü Servo Seçimi:
Şekil 3.11: Kollektör robotun servo motor tork kontrolü
T = F1.a ve FN kuvvetini yukarıdaki tablodan 40 N aldığımızda:
Şekil 3.12: Kollektör robotun yön kontrolü için seçilen servo motoru
Seçilen servo motorun özellikleri:
Boyutları: 40 cm x 20 cm x 36.5 cm
Tork: 4.8V ta 13kg.cm
6V ta 15 kg.cm tork
Hız: 0.15sn/60
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
50
Kollektör robotun yön kontrolü için TowerPro marka MG995 metal dişli servo motoru
seçildi (Katalog 10).
(
) (
)
S = 7,97 (Gereken torku fazlasıyla sağlamaktadır)
Rulman Seçimi:
Rulmanların üzerlerine gelen radyal ve eksenel yükler belirlendikten sonra rulmanlar
statik ve dinamik açıdan uygun olup olmadıkları değerlendirildi. Statik açıdan fs statik
yükleme endeksinin yüksek olması rulman emniyeti ve sessiz çalışma açısından önemlidir bu
değerin 1’den büyük olması istenir. Formülü aşağıda verilmektedir.
o
o
sP
Cf
aoroo FYFXP .. [kN]
Xo, Yo, Co değerleri FAG rulman kataloğundan elde edildi.
Dinamik yükleme açısından incelendiğinde fL değerinin 1’in üzerinde olması
istenmektedir. CN normal geçmeli rulmanlar için bu değer aşağıdaki formüllerden hesaplandı.
P
P
CL
C ve P FAG rulman kataloğundan elde edildi. Bilyalı rulmanlar için p=3’tür.
60.
10. 6
n
LLh
n FAG rulman kataloğundan elde edilir.
P h
L
Lf
500
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
51
Şekil 3.13: Manuel robot ana kolunun rulman yüklenme durumu
Statik Yükleme
Fa 70
Fr 7
Fa/Fr 10
Po 0,0392
Co 0,44
fs 11,22449
Yapılan hesaplamalar sonucunda sürüş sistemi rulmanları FAG 625 olarak
belirlenmiştir.
3.2.3. Sepet Tutucu Tasarımı
Dinamik Yükleme
fo= 13,2
e= 2,1
Fa/Fr= 10
X= 0,56
Y= 1,5
P= 0,10892
C= 1,32
L= 1779,913
n= 43000
Lh= 689,889
fL= 1,101394
Rulman adı: FAG 625
Ağırlık: 0,005 kg
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
52
Şekil 3.14: Otomatik robot sepet tutucu detaylı montajı
Otomatik robotun sepet kolu pnömatik hesaplamaları için Excel üzerinde detaylı bir
tablo yapıldı:
Şekil 3.15: Pnömatik silindir hesaplamaları
√
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
53
Piston Çapı (mm) 12
Piston Alanı ( ) 0,000113097
Strok (m) 0,2
Hacim ( ) 2,26195E-05
Boru Çapı (mm) 4
Silindir ağırlık basıncı (Pa) 433697,2199
Güvenlik Katsayısı 1,5
Depo Hacmi ( ) 0,001
Kütle (kg) 5
Kollektör Ayakları Basınç (Pa) Yoğunluk ) Akış Hızı (m/s) Silindir Hızı (m/s)
1. kullanım basıncı (Pa) 600000 6,968641115 21,84694438 2,427438265
2. kullanım basıncı (Pa) 580310,5277 6,739959671 20,85801833 2,317557593
3. kullanım basıncı (Pa) 561267,1809 6,518782588 19,78362907 2,198181008
4. kullanım basıncı (Pa) 542848,7565 6,304863606 18,60767349 2,067519276
Güvenlik katsayısı piston hacmiyle çarpılarak işleme katılmıştır. Yapılan
hesaplamalarda 6 bar basınçlı 1 litrelik kap için 1,5 güvenlik katsayısı ile oldukça iyi
hız değerleri elde edilmiştir. Bu hesaplarda kollektör robotun ayakları için 1 adet, 200
mm stroka sahip, 12 mm çapında, iki uçtan ayarlanabilir pnömatik yastıklamalı Festo
DSN-12-200-PPV pnömatik silindir seçilmiştir (Katalog 10).
Festo Fluidsim üzerinde oluşturulacak pnömatik sistemin çizimi ve simülasyonu
yapılıp değerlendirilmiştir (Ek 2.14). Çizilen devre şemasında kullanılacak valf 24 V
DC Festo MYH-5/3G-M5-L-LED 5/3 valf seçilmiştir.
3.2.4. Tekerlek Tutucu Tasarımı
Otomatik robotun tekerlek tutucusu rampadan çıkarken robotun devrilmesini
engellemek amacıyla tasarlanmıştır. Kollektör robotun otomatik robot üzerinde kaymadan rijit
bir şekilde durması otomatik robotun yüksek hızlara ulaşabilmesini sağlayacaktır. Ayrıca
tekerlek tutucu kulakçıklar kollektör robota merdivenlere yönelmesi için gerekli başlangıç
sinyali verecektir.
Şekil 3.16: Tekerlek tutucu çalışma prensibi
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
54
Şekil 3.17: Tekerlek tutucu detaylı montajı
Şekil 3.18: Tekerlek tutucu detaylı montajı
Şekil 3.19: Solenoid
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
55
Otomatik robotun tekerlek tutucu pnömatik hesaplamaları için Excel üzerinde detaylı
bir tablo yapıldı:
Piston Çapı (mm) 16
İç Piston Çapı (mm) 6
Piston Alanı (m^2) 0,000172788
Strok (m) 0,2
Hacim (m^3) 3,45575E-05
Boru Çapı (mm) 4
Silindir ağırlık basıncı 340649,4527
Güvenlik Katsayısı 1,5
Depo Hacmi (m^3) 0,001
Kütle (kg) 6
Tekerlek Tutucuları Basınç (Pa) Yoğunluk ) Akış Hızı (m/s) Silindir Hızı (m/s)
1. kullanım basıncı (Pa) 600000 6,968641115 27,28252317 1,984183503
2. kullanım basıncı (Pa) 570430,9807 6,625214642 26,33738048 1,915445853
3. kullanım basıncı (Pa) 542319,1728 6,298712809 25,30518065 1,840376775
4. kullanım basıncı (Pa) 515592,7626 5,988301541 24,17195833 1,757960605
Güvenlik katsayısı piston hacmiyle çarpılarak işleme katılmıştır. Yapılan
hesaplamalarda 6 bar basınçlı 1 litrelik kap için 1,5 güvenlik katsayısı ile oldukça iyi
hız değerleri elde edilmiştir. Bu hesaplarda kollektör robotun ayakları için 1 adet, 200
mm stroka sahip, 16 mm çapında, iki uçtan ayarlanabilir pnömatik yastıklamalı Festo
DSN-16-200-PPV pnömatik silindir seçilmiştir (Katalog 10).
Devrilme Hesabı:
Şekil 3.20: Otomatik robot devrilme durumu kontrolü
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
56
a (m/s^2) 0,8
m(auto) (kg) 15
m(col) (kg) 15
Hauto (mm) 640
Hcol (mm) 200
sin18 0,31
cos18 0,951
Xauto (mm) 100
Xcol (mm) 520
a (m/s^2) 0,8
İnerken:
Saat yönündeki momentler:
mauto.g. Xauto,yatay.cos18 = 45480,39 N.mm
mcol.g. Xcol,yatay.cos18 = 45480,39 N.mm
Matalet = 7440 N.mm (inerken atalet momentini hesaba katılmaz)
Saat yönünün tersindeki momentler:
mauto.g. Xauto.sin18 = 4561,65 N.mm
mcol.g. Xcol.sin18 = 23720,58 N.mm
toplam moment = 62678,54 > 0
Çıkarken:
Saat yönündeki momentler:
mauto.g. Xauto,yatay.cos18 = 45480,39 N.mm
mcol.g. Xcol,yatay.cos18 = 45480,39 N.mm
Matalet = 7440 N.mm
Saat yönünün tersindeki momentler:
mauto.g. Xauto.sin18 = 4561,65 N.mm
mcol.g. Xcol.sin18 = 23720,58 N.mm
toplam moment = 17198,16 > 0
Hesaplardan görüldüğü gibi iki moment değeri de saat yönünde pozitif çıktığı için
tasarımlar devrilmez.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
57
Sepeti Alırken:
5.0,5.9,81 = 24,53 Nm ( otomatik sepet tutma koluna gelen moment)
15.0,325,9,81= 47,83Nm (şasinin ağırlık merkezinin direğe göre momenti)
Şasinin ağırlık merkezinin momenti direğe gelen momentten büyük olduğu için sepeti
alırken devrilme olmaz.
3.2.5. Sensör Seçimi
Çizgi İzleme Sensörü:
Çizgi izleyen robotlar üç ana kısımdan meydana gelir diyebiliriz. Bu kısımlar ;
Algılama (sensör)
Karar verme (PIC)
Uygulama (motor sürücü ve motorlar)
Optik sensörler kızılötesi(ir) veya led ışık yayarlar ve tekrar yansıyan ışığı
detektörleri aracılığıyla toplar ve topladıkları bu ışığın şiddetine göre belli voltaj düzeylerinde
çıkış verirler. Daha iyi sonuçlar alabilmek için çizginin rengi ışığı en üst seviyede yansıtan
beyaz veya en düşük seviyede yansıtan siyah olmaktadır. Zeminin de, daha iyi sonuç
vermesi açısından, çizgi siyahsa beyaz, çizgi beyazsa siyah olması tercih edilir.
Sensörlerden gelen çıkışlar analog olduğu için, bu çıkışları karar verme mekanizmamızın
(mikroişlemci) anlayabileceği dile, lojik 1 ve 0’lara dönüştürmemiz gerekmektedir. Bu
dönüştürme işlemini de karşılaştırıcı olarak kullandığımız opamplar (işlemsel kuvvetlendirici)
yapmaktadır. Opamplar şu şekilde çalışmaktadır: Opampa bir referans gerilimi verilir ve
opamp bu referans gerilimiyle sensörlerden gelen gerilimi karşılaştırıp 5 V (lojik1) veya 0 V
(lojik 0) çıkış vermektedir. Bu çıkış gerilimi, kullandığımız devreye ve sensörlerden gelen
gerilime göre değişmektedir. Bizim kullanacağımız devrede sensörlerden referans geriliminin
altında bir gerilim geldiğinde opamp 5 V (lojik1), üstünde bir gerilim geldiğinde de 0 V (lojik
0) çıkışı vermektedir. Yani sensörlerimiz siyah rengi gördüklerinde opamp 0 V, beyaz rengi
gördüklerinde de 5 V çıkış vermektedir. Sensörlerden gelen bu verilere göre de mikroişlemci
bir karar vermekte ve bu karara göre de motorları harekete geçirmektedir.
Şekil 3.21: Led Işıkların LDR sensörler ile etkileşimi
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
58
Daha fazla sensör, daha fazla durum bu da daha uzun bir program demektir. Programın
uzun olması, sistemin farklı durumlar karşısında göstereceği tepki süresinin daha uzun
olmasına sebep olur ki bu da fazla sensör kullanmanın kötü yanıdır. Burada sistemin vereceği
tepki süresi robotun çizgiye sağlayacağı uyum açısından önemli olduğu için gerekmediği
sürece fazla sensör kullanmak pek uygun değildir. Ayrıca sensörlerin formasyonu ve
aralarındaki uzaklık direk olarak aracın performansını etkileyeceği için bu da bir diğer önemli
noktadır. Bu uzaklık ve sensörlerin dağılım biçimi aracın hızına, genişliğine, uzunluğuna
ve sistemin vereceği tepki süresine göre değiştiği için en uygun değerleri bulmak için ya
bütün bu etkenler göz önünde bulundurularak uygun bir hesaplama yapılmalı ya da deneme
yanılma yöntemi kullanılmalıdır.
Şekil 3.22: Çizgi izlerken sensörlerin kullanımı
Bu seneki yarışmanın zorluğu göz önüne alındığında otomatik ve kollektör robot için
4’er şerit olarak 8’er adet LDR optik sensör kullanmak uygun olacaktır. 1 şerit üzerinde 9 adet
LED lamba ve 8 adet LDR sensör bulunmaktadır. (Katalog 41)
Şekil 3.23: LDR sensör devre şeması
LDR sensör seçilmesinin nedenleri:
Çeşitli durumlara adepte edilebilir:
• R1 direnci bir potensiyometre ile ayarlanabilir.
• D1 led ışığının rengi değiştirilebilir.
Yarışma sahasının yüzeyi
Işıklandırmanın değişmesi
Yıllarca tecrübe edinmiş takımların kullanıyor olması
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
59
Bu sensör düzeneğinin olumsuz yanı ise zor programlanabilir olmasıdır. Kullanılacak
RGB led lambaları kırmız mavi, yeşil ışık ve kombinasyonları ile her yüzeye ve her ortama
adaptasyonu kolayca gerçekleştirebilmektedir. Bu özellik de mavi veya kırmızı oyun sahası
üzerindeki farklı renklerden dolayı ışığın yetersiz soğurulması sonucu ortaya çıkabilecek
hataları önemli ölçüde engelleyecektir.
Otomatik Robotun Sepeti Algılaması:
Otomatik robotun sepeti algılayıp yerinde olup olmadığını kontrol etmesi için
Sharp GP2Y0A21YK infrared uzaklık ölçüm sensörü seçildi (Katalog 42). Bu sensörün
özelliği 40 mm’den 300 mm’ye kadar yaklaştırılan nesneleri istenen uzaklık menzilinde
algılayabilmesidir.
Otomatik robotun sepeti aldığını doğrulaması için sepet tutucunun üzerine
yüklemeyi engellemeyecek şekilde 1 adet switch buton seçildi.
Otomatik robotun sepet tutucusu açıldığında motor torkunu durdurmak için 2
adet sınır switch seçildi.
Şekil 3.24: Sharp GP2Y0A21YK sensörü montaj alanı
Otomatik Robotun Kollektör Robotu Algılaması:
Otomatik robotun kollektör robotu yükleme esnasında algılayabilmesi için
infrared uzaklık ölçüm sensörü seçildi (Katalog 43). Bu sensörün özelliği 40 mm’den
300 mm’ye kadar yaklaştırılan nesneleri istenen uzaklık menzilinde algılayabilmesidir.
Şekil 3.25: Sharp GP2D120XJ00F sensörü montaj alanı
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
60
3.2.6. Pil Seçimi
Pillerle ilgili genel bir araştırma yaptığımızda enerji yoğunluklarıyla ilgili karşımıza
bu grafik çıkmaktadır. Profesyonel robot yarışmalarında kullanılan Li-Poly pillerin en büyük
avantajı birim ağırlık başına enerji miktarlarının yüksek olmasıdır.
Şekil 3.26: Pil enerji-ağırlık oranları genel grafiği
Bileşen Volt Amper
Mabuchi DC Motor 12 10
Mabuchi DC Motor 12 10
Mabuchi DC Motor 12 10
Mabuchi DC Motor 12 10
Towerpro Servo Motor 6 2
Towerpro Servo Motor 6 2
Towerpro Servo Motor 6 2
Towerpro Servo Motor 6 2
Sepet Kolu DC Motoru 12 1
Sepet Kolu DC Motoru 12 1
5/3 Yön Değiştirme Valfi 24 1
5/3 Yön Değiştirme Valfi 24 1
Solenoid 6 1
Solenoid 6 1
Solenoid 6 1
Solenoid 6 1
RGB Led 3,2 0,1
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
61
5 yarışmanın art arda yapıldığı göz önüne alınırsa 30 dk yetecek bir pil seçmemiz
gerekecektir. Robot üstünde en çok akımı çeken ve en uzun sure çalışacak olan motorları göz
önünde bulunduracak olursak:
(
) (
)
Bu hesaplamadan yola çıkarak 7 adet E-flite 11,1 V Li-Po 5000mAh pil yeterli
olacaktır. Li-Po bataryalar 50 º C’ alevlenme riski taşımaktadırlar. Bu yüzden güvenlik önlemi
olarak 7 adet pil için 7 adet LilyPad marka sıcaklık sensörü seçildi.
Adedi 250 gr olan bu pili değişimli daha hafif konstrüksiyon ile yarışmayı olanaklı
kılacaktır.
Şekil 3.27: Pil ve sıcaklık sensörü seçimi
3.2.7. Otomatik Robot Ağırlık –Maliyet Analizi
Otomatik Robot Parçaları
Parça Adı Adet
Birim
Fiyat (TL)
Birim
Ağırlık
(kg)
Toplam
Ağırlık (kg)
Toplam
Fiyat (TL)
Şasi
Alüminyum profil 20x20 (m) 6,42 8 0,205 1,31528 51,328
Civatalar 50 0,2 0,005 0,25 10
Köşebentler 30 0,5 0,003 0,09 15
Somunlar 50 0,1 0,002 0,1 5
Tekerlek - Motor 0 0
Mabuchi 550 VC 4 80 TL 0,65 2,6 320
Tamiya Tekerlek 4 5 TL 0,05 0,2 20
TowerPro MG995 servo motor 4 39 TL 0,05 0,2 156
Dişli PS1-18 d=20mm 10 5 0,005 0,05 50
Dişli özel d=5mm 2 10 0,005 0,01 20
Tutucu Plaka 1 5 0,05 0,05 5
1. Alt Plaka 1 5 0,05 0,05 5
2. Alt Plaka 1 5 0,05 0,05 5
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
62
FAG 625 Rulman 4 3,5 0,005 0,02 14
Hub 4 7 0,03 0,12 28
Taşıma Kolu 0 0
Alüminyum profil 20x20 (m) 3,18 8 0,205 0,6519 25,44
FAG 625 Rulman 2 3,5 0,005 0,01 7
Raylar 3 15 0,5 1,5 45
Pnömatik Silindir 2 80 0,6 1,2 160
5/3 Yön değiştirme valfi 2 120 0,1 0,2 240
Gaz Tankı 1 50 0,1 0,1 50
Aluminyum levha 1000*1000 1mm 1 50 0,5 0,5 50
Pil 0 0
Pil Li-Poly 2800 mAh 7 105 0,25 1,75 735
LilyPad Sıcaklık Sensörü 7 11 0,004 0,028 77
Sensörler
Switch buton 1 1 0,001 0,001 1
Sharp GP2Y0A21YK 1 44 0,001 0,001 44
Sharp GP2D120XJ00F 1 51 0,001 0,001 51
RGB Led 36 2 0,0005 0,018 72
LDR 32 0,75 0,0005 0,016 24
İşçilik 1 300 0 0 300
Kargo Masrafı 1 300 0 0 300
Diğer Masraflar 1 200 0 0 200
Toplam Ağırlık (kg)
Toplam Fiyat (TL)
11,08218 3085,768
3.2.8. Zamanlama Hesabı
Şekil 3.28: Otomatik Robot kırmızı bölgede 1. hareket şeması
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
63
Şekil 3.29: Otomatik Robot mavi bölgede 1. hareket şeması
Otomatik robot sepeti almaya gider, üzerindeki sensörler sayesinde sepetin yerinde
olup olmadığını kontrol ederek duruma göre 2 konumdaki sepete yönelerek sepeti alma
işlemini tamamlar. Ardından sepeti manuel robotun bölgesine bırakır.
Şekil 3.30: Otomatik Robot kırmızı bölgede 2. hareket şeması
Şekil 3.31: Otomatik Robot mavi bölgede 2. hareket şeması
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
64
Sepeti bırakmış olan otomatik robot yükleme için pozisyonunu ayarlayarak yükleme
bölgesine yaklaşır. Manuel robotun kollektörü yüklemesinin ardından kollektörü köprüyü
geçerek merdivene kadar taşır ve merdivene indirir.
Not: Kırmızı bölgelerde de benzer işlemi y eksenine göre simetrik olarak yapar.
Otomatik Robot Ort. Hızı (m/s) = 1,5
Otomatik Robot Süre (sn)
Yerdeğişimi (mm)
Sepeti almaya gidiş 4185
Sepeti alış 2
Robot zona dönüş 1795
Sepeti bırakma 2
Kollektörü almaya gidiş 2390
Kollektörü taşıma 10125
Manevralar 5
Kollektörü bırakma 1
Buradan itibaren kollektör robot devreye giriyor
Yarışmanın tamamlanması tahmini olarak 100 saniye sürmektedir. Bu aşamada
harcanacak tahmini süre 13 saniyedir. Sepeti 10 saniyede alabileceği öngörülmüştür.
3.3. Sonuç
Robotun Sürüş sistemi
Motor tarafından verilen tahrik tekerlere dişli sistemi ile aktarılmaktadır. Robotumuzda 4 adet
tekerlek kullanılmıştır. Bu sistemi kullanmaktaki amacımız diferansiyel sürüşe gerek
duymadan 4 servo motor ile şasiyi döndürmeden, tekerleği döndürerek yön vermektir.
Robotun maksimum hızı
Yaptığımız literatür araştırmasına göre bu tür yarışmalarda kullanılan robotlar için kullanılan
ortalama hız 2 m/s civarındadır. Bizim robotumuzda çıkan teorik hız ise 2,55 m/s’dir.
Tekerlek kilitleme sistemi kollektör robotun devrilmesini engellediği için büyük ölçüde
hızlanma ve ivmelenmeye olanak vermektedir. Bu değer ile diğer robotların önüne
geçeceğimize inanıyoruz. Otomatik robot programlanabileceği için daha yüksek hız
değerlerine çıkılabilir.
Robotun maksimum torku
Seçtiğimiz motorların oluşturacağı maksimum tork 1,92 N.m’dir. ancak ani ivmelenmelerde
robotun devrilme olasılığı gibi bir durum söz konusu değildir. Çünkü ağırlık merkezi
yeterince aşağıdadır. Sepet yükleme durumunda ise tork değerini azaltarak devrilme riski
ortadan kalkacaktır.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
65
Robotun ağırlığı
Robotumuzun çıkan ağırlığı 11,08218 kg’dır. Bu 3 robotun toplam 50 kg değerini geçmemesi
çerçevesinde optimize edilmiştir.
Robotun Çalışma süresi
Robotun saha üzerinde toplam çalışma süresi 23 sn’dir. Hesaplarımıza göre 180 saniye olan
süre içerisine göre hız değerlerimizi değiştirerek süremizi maksimize edebiliriz.
Robotun maliyeti
Robotumuzun 3125,768 liraya mal olacağını düşünüyoruz. Bu değer 3 robot için toplam
kullanılabilir bütçenin sınırları içerisinde kalmaktadır. İstenildiği takdirde bu değer daha da
optimize edilebilir.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
66
4. KOLLEKTÖR ROBOTUN TASARIMI
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
67
4.1. Kollektör Robot Ön tasarımı
Kollektör robotu tasarlarken göz önünde bulundurulan hususlar:
Robotun adaya ulaşması için gerekli süreler 2 adaya varış seçeneği için de ölçüldü,
zamandan tasarruf için en uygunun merdiven çıkmak olduğuna karar verildi.
Merdiven çıkması gerektiği için ve otomatik robot tarafından taşınacağından dolayı
şase tasarımının mümkün olduğunca hafif olması amaçlandı
Bir defada en çok Bun’ı toplayıp süreden tasarruf hedeflendi.
Robotun devrilmemesi için kolların mümkün olduğu kadar hafif olması amaçlandı.
Bu hususlardan yola çıkarak yapılan ön tasarım modellemeleri:
Şekil 4.01: Kollektör robotun ön tasarımında düşünülen sürüş sistemi
Kollektör robotun ön tasarımında 4 tekerlekten tahrikli ve 2 tane döndürücü tahrikli
sistem düşünüldü. Fakat robot durduğu noktada şasisini düzgünce döndürememesi için
manevra kabiliyetinde düşmeye sebep oldu. 4 ayrı servo motordan verilecek torkun daha
sağlıklı olacağı kararlaştırıldı.
Yukarıya kalkan tekerlek sistemi ile robotun eğime maruz kalmadan yukarıya
çıkabilmesi amaçlandı. Mekanizmanın diğer merdiven tırmanan mekanizmalardan daha basit
olması en büyük avantajlarından birisidir.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
68
Şekil 4.02: Ön tasarımda kollektör robotun Bun toplarken görünümü
Kollektör robotun ön tasarımı Bun toplarken tüm Bun’lara hatasız biçimde
ulaşabildiğini kontrol etmek için önceden Solidworks’de çizilmiş yarışma sahası
üzerinde test edildi. En üstteki Bun’a ulaşabilmek için gerekli mesafeler de kontrol
edildi. Bu kontroller önemli boyutlandırma hatalarını düzeltilmesine yardımcı oldu.
Üst Bun’a ulaşmak = Aktüatör ile şasiyi kaldırmak + Teleskopik ray ile kolu yükseltmek
şeklinde çözüme ulaşıldı.
Şekil 4.03: Ön tasarımda kollektör robotun en üst Bun’a ulaşması
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
69
Şekil 4.04: Ön tasarımda Bun ile kolların hizalanması
4.2. Kollektör Robot Konstrüksiyon Tasarımı, Teknik Hesaplamalar, Analizler
4.2.1. Şasi Tasarımı
Şasi konstrüksiyonu için 20x20 1 mm kalınlığında standart alüminyum profil seçildi
(Katalog 1). Alüminyum malzeme seçmenin nedenleri:
Çelik, bakır ve pirinçten yaklaşık 3 kat daha hafiftir.
Robot müsabakalarında en çok kullanılan konstrüksiyon malzemesidir.
Piyasada kolay bulunabilir.
Kolay işlenebilir.
Yüksek dayanım değerlerine sahiptir.
Şekil 4.05: Kollektör robot şasisi detaylı montajı
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
70
Şekil 4.06: Kollektör robot şasisi alt kısım tekerlek kilit yuvası detaylı montajı
Şekil 4.07: Kollektör robot şasisi detaylı montajı
Seçilen malzemenin istenilen yük altında dayanıp dayanamayacağını tespit etmek için
ANSYS ile analizler yapıldı. Yapılan analizler sonucunda şasi tasarımının konstrüksiyon
açısından güvenli olduğuna karar verildi.
Şekil 4.08: Kollektör robotun manuel robota yüklenmesi için von-Mises gerilme analizi
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
71
4.2.2. Sürüş Sistemi ve Hesaplamaları
Sürüş sistemleri detaylı bir şekilde incelendi. Buna bağlı olarak tekerleklerde
kullanılacak motorların seçimine dair basit hesaplamalar belirlendi. 4 tekerlekli sürüş
sistemlerinin manevra kabiliyetinin yüksek olması seçim aşamasında büyük rol oynadı.
Şekil 4.09: Çeşitli motor tahrik şekilleri
Yengeç Sürüş Sistemi (Crab Driving):
Yüksek Manevra kabiliyeti
Şasiyi döndürmeden yön değiştirebilme
Basit tekerlekler
Ani duruş-kalkış özelliği
Yüksek çekiş gücü
Diğer sistemlere göre daha az sürtünme kaybı
- Kontrolü ve programlaması zor
- Pahalı
- Çok sayıda motor ( 4 DC Motor + 4 Servo Motor)
Kollektör robota yüksek manevra kabiliyeti, şasiyi döndürmeden yön
değiştirebilme ve ani duruş kalkış özelliğine sahip olduğu için 4 tekerlekten çekişli
sistemler içerisinden yengeç sürüş sistemi (crab driving) tercih edildi.
Şekil 4.10: 4 tekerlekten tahrik edilen yengeç sürüş sistemi çalışma prensibi
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
72
Şekil 4.11: Yengeç sürüş sistemi Solidworks üzerinde detaylı montajı
Şekil 4.12: Yengeç sürüş sistemi Solidworks üzerinde detaylı montajı
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
73
Hız ve Tork Hesabı:
Şekil 4.13: Yengeç sürüş (Crab Driving) sistemi için hesaplama diyagramı
∑
∑
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
74
Bu hesaplamalar Excel ile tablo haline getirilerek detaylandırıldı:
m (kg) 15
9,81
x1 (m) 0,25
y1 (m) 0,4
x2 (m) 0,25
0,5
µ 0,5
r1 (m) 0,027
r2 (m) 0,027
rpm 328
N1 (N) N2 (N) F1 (N) F2 (N) T1 (N.m) T2 (N.m) V (m/s)
39,7875 33,7875 19,89375 16,89375 0,53713125 0,45613125 0,926928
Seçilen Motor 12V DC
Diş. Oranı Verim Tork (N.m) Hız (rpm) Tork ç. (N.m) Son Hız (rpm) S güv. kats.
13,7 0,81 0,10791 4500 1,19747727 328,4671533 2,229394156
Şekil 4.14: Kollektör robotun Tork – RPM grafiği
Bu hesaplamalar için 4 adet Dong Shun marka 12V DC fırçalı motor seçildi (Katalog
10). Bu motor katalogda 45ZY126000 modeli olarak geçmektedir. Seçilen motorun ortalama
torku 0,108 N.m, ortalama hızı 4500 RPM’dir. Dişli kutusu verimi 2 kademe için 0,81 kabul
edildi. Hesaplamalar için µ sürtünme katsayısı 0,5 alındı. Ayrıca tamiya marka 54 mm çaplı
tekerlekler seçildi.
Hesaplamalar sonucunda 2,23 güvenlik katsayısı elde edildi. 0,926928 m/s hız değeri
kollektör robot için gerekli hız değerini fazlasıyla karşılamaktadır.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
RP
M
TORK
Tork - RPM Grafiği
Tek Durum
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
75
Yengeç sürüşü servo seçimi:
Şekil 4.15: Kollektör robotun servo motor tork kontrolü
T = F1.a ve FN kuvvetini yukarıdaki tablodan 40 N aldığımızda:
Şekil 4.16: Kollektör robotun yön kontrolü için seçilen servo motoru
Seçilen servo motorun özellikleri:
Boyutları: 40 cm x 20 cm x 36.5 cm
Tork: 4.8V ta 13kg.cm
6V ta 15 kg.cm tork
Hız: 0.15sn/60
Kollektör robotun yön kontrolü için TowerPro marka MG995 metal dişli servo motoru
seçildi (Katalog 10).
(
) (
)
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
76
S = 3,19 (Gereken torku fazlasıyla sağlamaktadır)
Rulman Seçimi:
Rulmanların üzerlerine gelen radyal ve eksenel yükler belirlendikten sonra rulmanlar
statik ve dinamik açıdan uygun olup olmadıkları değerlendirildi. Statik açıdan fs statik
yükleme endeksinin yüksek olması rulman emniyeti ve sessiz çalışma açısından önemlidir bu
değerin 1’den büyük olması istenir. Formülü aşağıda verilmektedir.
o
o
sP
Cf
aoroo FYFXP .. [kN]
Xo, Yo, Co değerleri FAG rulman kataloğundan elde edildi.
Dinamik yükleme açısından incelendiğinde fL değerinin 1’in üzerinde olması
istenmektedir. CN normal geçmeli rulmanlar için bu değer aşağıdaki formüllerden hesaplandı.
P
P
CL
C ve P FAG rulman kataloğundan elde edildi. Bilyalı rulmanlar için p=3’tür.
60.
10. 6
n
LLh
n FAG rulman kataloğundan elde edilir.
P h
L
Lf
500
Şekil 4.17: Manuel robot ana kolunun rulman yüklenme durumu
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
77
Statik Yükleme
Fa 70
Fr 7
Fa/Fr 10
Po 0,0392
Co 0,44
fs 11,22449
Yapılan hesaplamalar sonucunda sürüş sistemi rulmanları FAG 625 olarak
belirlenmiştir.
4.2.3. Merdiven Tırmanma Sistemi
Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi robot merdiveni çıkarken önce mavi tekerlek
merdivene sabitlenir daha sonra yeşil tekerlek kaldırılır. Sistem ileri doğru hareket ederek
mavi tekerleğin desteklenmesine kadar ilerler. Mavi tekerleğin desteği ile 2. Yeşil tekerleği
de kaldırır. İleri hareketine devam ederek merdiveni çıkmış olur. Kırmızı tekerlekler yarışma
sahası y eksenine göre simetrik olduğu için kırmızı bölgede çalışması için tasarıma
eklenmiştir.
Şekil 4.18: Kollektör robotun merdiven çıkmak için kullanacağı sistem
Dinamik Yükleme
fo= 13,2
e= 2,1
Fa/Fr= 10
X= 0,56
Y= 1,5
P= 0,10892
C= 1,32
L= 1779,913
n= 43000
Lh= 689,889
fL= 1,101394
Rulman adı: FAG 625
Ağırlık: 0,005 kg
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
78
Şekil 4.19: SolidWorks ortamında merdivenin çıkılma esnasında robotun hareketleri
Şekil 4.20: Kollektör robot şasisi üzerinde silindir montajı
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
79
Şekil 4.21: Kollektör robot şasisi üzerinde silindir montajı
Pnömatik Hesaplamalar:
Şekil 4.22: Pnömatik silindir hesaplamaları
√
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
80
Kollektör robotun ayakları için Excel üzerinde detaylı bir tablo yapıldı:
Piston Çapı (mm) 20
Piston Alanı ( ) 0,000314159
Strok (m) 0,3
Hacim ( ) 9,42478E-05
Boru Çapı (mm) 4
Silindir ağırlık basıncı (Pa) 249809,5987
Güvenlik Katsayısı 1,5
Depo Hacmi ( ) 0,001
Kütle (kg) 8
Kollektör Ayakları Basınç (Pa) Yoğunluk ) Akış Hızı (m/s) Silindir Hızı (m/s)
1. kullanım basıncı (Pa) 600000 6,968641115 31,7024676 1,268098704
2. kullanım basıncı (Pa) 525683,2775 6,105496835 30,0614293 1,202457172
3. kullanım basıncı (Pa) 460571,5137 5,349262645 28,07140208 1,122856083
4. kullanım basıncı (Pa) 403524,5714 4,686696532 25,61177437 1,024470975
Güvenlik katsayısı piston hacmiyle çarpılarak işleme katılmıştır. Yapılan
hesaplamalarda 6 bar basınçlı 1 litrelik kap için 1,5 güvenlik katsayısı ile oldukça iyi
hız değerleri elde edilmiştir. Bu hesaplarda kollektör robotun ayakları için 2 adet, 300
mm stroka sahip, 20 mm çapında, iki uçtan ayarlanabilir pnömatik yastıklamalı Festo
DSN-20-300-PPV pnömatik silindir seçilmiştir (Katalog 10).
Festo Fluidsim üzerinde oluşturulacak pnömatik sistemin çizimi ve simülasyonu
yapılıp değerlendirilmiştir (Ek 2.15). Çizilen devre şemasında kullanılacak valf 24 V
DC Festo MYH-5/3G-M5-L-LED 5/3 valf seçilmiştir.
4.2.3. Bun Toplayıcı Tasarımı
Şekil 4.23: Kollektör robot alt bun tutucusu detaylı montajı
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
81
Şekil 4.24: Kollektör robot bun tutucu kol rayları detaylı montajı
Şekil 4.25: Kollektör robot alt bun tutucusu detaylı montajı
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
82
Kollektör robotun kolu için Excel üzerinde detaylı bir tablo yapıldı:
Piston Çapı (mm) 25
Piston Alanı ( ) 0,000490874
Strok (m) 0,5
Hacim ( ) 0,000245437
Boru Çapı (mm) 4
Silindir ağırlık basıncı (Pa) 99923,83947
Güvenlik Katsayısı 1,5
Depo Hacmi ( ) 0,0015
Kütle (kg) 4
Kollektör Ayakları Basınç (Pa) Yoğunluk ) Akış Hızı (m/s) Silindir Hızı (m/s)
1. kullanım basıncı (Pa) 600000 6,968641115 38,63385645 2,225310132
2. kullanım basıncı (Pa) 481758,6402 5,595338446 37,89809315 2,182930166
3. kullanım basıncı (Pa) 386818,9791 4,492671069 36,96127241 2,128969291
4. kullanım basıncı (Pa) 310588,9756 3,607305176 35,76022103 2,059788732
Güvenlik katsayısı piston hacmiyle çarpılarak işleme katılmıştır. Yapılan
hesaplamalarda 6 bar basınçlı 1,5 litrelik kap için 1,5 güvenlik katsayısı ile oldukça iyi
hız değerleri elde edilmiştir. Bu hesaplarda kollektör robotun kolu için 1 adet, 500 mm
stroka sahip, 25 mm çapında, iki uçtan ayarlanabilir pnömatik yastıklamalı Festo DSN-
25-500-PPV-A pnömatik silindir seçilmiştir (Katalog 10).
Konum kontrolü için yaklaşım sensörlü seçilen bu piston için 4 adet SME-8M-
PS-24V-K-2,5-OE yaklaşım sensörü seçildi.
Şekil 4.26: Pnömatik silindir örnek yaklaşım sensörü montajı
Kollektör robotun yan kolları için Excel üzerinde detaylı bir tablo yapıldı:
Piston Çapı (mm) 12
Piston Alanı (m^2) 0,000113097
Strok (m) 0,2
Hacim (m^3) 2,26195E-05
Boru Çapı (mm) 4
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
83
Silindir ağırlık basıncı (Pa) 86739,44399
Güvenlik Katsayısı 1,5
Depo Hacmi (m^3) 0,001
Kütle (kg) 1
Kollektör Kol Basınç (Pa) Yoğunluk (kg/m^3) Akış Hızı ) Silindir Hızı (m/s)
1. kullanım basıncı (Pa) 600000 6,968641115 38,38043506 4,264492785
2. kullanım basıncı (Pa) 580310,5277 6,739959671 38,27024152 4,252249057
3. kullanım basıncı (Pa) 561267,1809 6,518782588 38,15597458 4,239552731
4. kullanım basıncı (Pa) 542848,7565 6,304863606 38,03746972 4,226385524
Güvenlik katsayısı piston hacmiyle çarpılarak işleme katılmıştır. Yapılan
hesaplamalarda 6 bar basınçlı 1 litrelik kap için 1,5 güvenlik katsayısı ile oldukça iyi
hız değerleri elde edilmiştir. Bu hesaplarda kollektör robotun kolu için 2 adet, 200 mm
stroka sahip, 12 mm çapında, iki uçtan ayarlanabilir pnömatik yastıklamalı Festo DSN-
12-200-PPV-A pnömatik silindir seçilmiştir (Katalog 10).
Festo Fluidsim üzerinde oluşturulacak pnömatik sistemin çizimi ve simülasyonu
yapılıp değerlendirilmiştir (Ek 2.16). Çizilen devre şemasında kullanılacak valf 24 V
DC Festo MYH-5/3G-M5-L-LED 5/3 valf seçilmiştir.
4.2.4. Vakumlu Bun Toplama
Şekil 4.27: Kollektör robot alt bun tutucusu detaylı montajı
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
84
Yukarıda da görüldüğü gibi Bunları vakum sistemi ile alıp döndürerek,
düşmemesi sağlanarak sepete taşınmaktadır.
Şekil 4.28: Kollektör robot alt bun tutucusu detaylı montajı
Şekil 4.29: Kollektör robot üst bun tutucusu detaylı montajı
Üst Bun’ın çapı daha geniş olduğu için onu almak için daha geniş çaplı bir
hazne düşünüldü. Ayrıca bu geniş hazne ile orta seviyede bunlarda rahat bir şekilde
alınabilmekte.
Şekil 4.30: Vakum pompası
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
85
Bun’ları vakumla toplamak için 12V DC 12W 0,7 bar vakum üretebilen vakum
pompası seçildi.
Vakum – Vantuz Hesabı:
Şekil 4.31: Vakum pedi hesabı
(
)
Merkezcil kuvvet:
S=2
W = 300 /sn
W = 5,236 rad/sn
mBun(küçük) = 0,047 kg
mBun(büyük) = 0,105 kg
µ = polietilen ve poliüretan arasında 0,3 ile 0,5 arasında,
µ =0,3 alırsak
(
)
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
86
(
)
Şekil 4.32: Vakum pedi çalışma prensibi
Yukarıda da görüldüğü gibi eğer bunları aldıktan sonra çevirirken bunların fırlaması
gibi bir problem oluşursa bun tutucunun iki ucuna konulan servolu kapak sayesinde bunları
sabitlenmesi sağlanabilir.
Şekil 4.33: Vakumlu Bun toplama alternatif çözüm
Bun toplamak için kullanılacak olan vantuzların hesaplanan kuvvet
gereksinimleri bulunmuştur. Bu hesaplamalar sonucunda küçük Bun toplayıcı için 10
mm çapında, 1,5 hatveli körüklü, 4,7 N değerine sahip Festo marka 189 171-ESG-10-
SN-HB-PK-WA ürün kodlu vakum pedi ve tutucusu seçildi. Büyük Bun toplayıcı için
20 mm çapında, 1,5 hatveli körüklü, 12,9 N değerine sahip Festo marka 189 173-ESG-
20-SN-HB-PK-WA ürün kodlu vakum pedi ve tutucusu seçildi.
4.2.5. Sensör Seçimi
Çizgi İzleme Sensörü:
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
87
Çizgi izleyen robotlar üç ana kısımdan meydana gelir diyebiliriz. Bu kısımlar ;
Algılama (sensör)
Karar verme (PIC)
Uygulama (motor sürücü ve motorlar)
Optik sensörler kızılötesi(ir) veya led ışık yayarlar ve tekrar yansıyan ışığı
detektörleri aracılığıyla toplar ve topladıkları bu ışığın şiddetine göre belli voltaj düzeylerinde
çıkış verirler. Daha iyi sonuçlar alabilmek için çizginin rengi ışığı en üst seviyede yansıtan
beyaz veya en düşük seviyede yansıtan siyah olmaktadır. Zeminin de, daha iyi sonuç
vermesi açısından, çizgi siyahsa beyaz, çizgi beyazsa siyah olması tercih edilir.
Sensörlerden gelen çıkışlar analog olduğu için, bu çıkışları karar verme mekanizmamızın
(mikroişlemci) anlayabileceği dile, lojik 1 ve 0’lara dönüştürmemiz gerekmektedir. Bu
dönüştürme işlemini de karşılaştırıcı olarak kullandığımız opamplar (işlemsel kuvvetlendirici)
yapmaktadır. Opamplar şu şekilde çalışmaktadır: Opampa bir referans gerilimi verilir ve
opamp bu referans gerilimiyle sensörlerden gelen gerilimi karşılaştırıp 5 V (lojik1) veya 0 V
(lojik 0) çıkış vermektedir. Bu çıkış gerilimi, kullandığımız devreye ve sensörlerden gelen
gerilime göre değişmektedir. Bizim kullanacağımız devrede sensörlerden referans geriliminin
altında bir gerilim geldiğinde opamp 5 V (lojik1), üstünde bir gerilim geldiğinde de 0 V (lojik
0) çıkışı vermektedir. Yani sensörlerimiz siyah rengi gördüklerinde opamp 0 V, beyaz rengi
gördüklerinde de 5 V çıkış vermektedir. Sensörlerden gelen bu verilere göre de mikroişlemci
bir karar vermekte ve bu karara göre de motorları harekete geçirmektedir.
Şekil 4.34: Led Işıkların LDR sensörler ile etkileşimi
Daha fazla sensör, daha fazla durum bu da daha uzun bir program demektir. Programın
uzun olması, sistemin farklı durumlar karşısında göstereceği tepki süresinin daha uzun
olmasına sebep olur ki bu da fazla sensör kullanmanın kötü yanıdır. Burada sistemin vereceği
tepki süresi robotun çizgiye sağlayacağı uyum açısından önemli olduğu için gerekmediği
sürece fazla sensör kullanmak pek uygun değildir. Ayrıca sensörlerin formasyonu ve
aralarındaki uzaklık direk olarak aracın performansını etkileyeceği için bu da bir diğer önemli
noktadır. Bu uzaklık ve sensörlerin dağılım biçimi aracın hızına, genişliğine, uzunluğuna
ve sistemin vereceği tepki süresine göre değiştiği için en uygun değerleri bulmak için ya
bütün bu etkenler göz önünde bulundurularak uygun bir hesaplama yapılmalı ya da deneme
yanılma yöntemi kullanılmalıdır.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
88
Şekil 4.35: Çizgi izlerken sensörlerin kullanımı
Özellikle Bun kulesinin bulunduğu oyun sahasındaki çizgilerin dizilimi ekstra
hassasiyet gerektiren algılamayı gerektirmektedir. Bu seneki yarışmanın zorluğu göz önüne
alındığında otomatik ve kollektör robot için 4’er şerit olarak 8’er adet LDR optik sensör
kullanmak uygun olacaktır. 1 şerit üzerinde 9 adet LED lamba ve 8 adet LDR sensör
bulunmaktadır. (Katalog 41)
Şekil 4.36: LDR sensör devre şeması
LDR sensör seçilmesinin nedenleri:
Çeşitli durumlara adepte edilebilir:
• R1 direnci bir potensiyometre ile ayarlanabilir.
• D1 led ışığının rengi değiştirilebilir.
Yarışma sahasının yüzeyi
Işıklandırmanın değişmesi
Yıllarca tecrübe edinmiş takımların kullanıyor olması
Bu sensör düzeneğinin olumsuz yanı ise zor programlanabilir olmasıdır. Kullanılacak
RGB led lambaları kırmız mavi, yeşil ışık ve kombinasyonları ile her yüzeye ve her ortama
adaptasyonu kolayca gerçekleştirebilmektedir. Bu özellik de mavi veya kırmızı oyun sahası
üzerindeki farklı renklerden dolayı ışığın yetersiz soğurulması sonucu ortaya çıkabilecek
hataları önemli ölçüde engelleyecektir.
Kollektör Robotun Harekete Geçmesi için Gereken Sinyal:
Otomatik robotun kollektör robotu taşıdıktan sonra kollektör robotun harekete
geçmesi için gerekli sinyali alması için Sharp GP2Y0D805Z0F infrared uzaklık ölçüm
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
89
sensörü seçildi (Katalog 44). Bu sensörün özelliği 5 mm’den 50 mm’ye kadar
yaklaştırılan nesneleri istenen uzaklık menzilinde algılayabilmesidir. Tekerlek tutucular
kollektör robottan ayrıldığı anda kollektör robot bu hareketi sensör ile algılayıp birkaç
saniye sonra harekete geçmek üzere programlanabilir.
Şekil 4.37: Sharp GP2Y0D805Z0F sensörü montaj alanı
Kollektör Robotun Merdiveni Algılaması:
Kollektör robotun merdiveni algılaması için 4 adet Sharp GP2Y0D810Z0F
infrared uzaklık ölçüm sensörü (simetriklikten dolayı) seçildi (Katalog 45). Bu
sensörün özelliği 20 mm’den 100 mm’ye kadar yaklaştırılan nesneleri istenen uzaklık
menzilinde algılayabilmesidir.
Şekil 4.38: Sharp GP2Y0D810Z0F sensörü montaj alanı
Kollektör Robotun Bun’ı algılaması:
Kollektör robotun Bun’ı yerinden aldığını ve taşıdığını doğrulaması için Bun
tutucunun üst kapağına montajı yapılmak üzere Sharp GP2Y0D810Z0F infrared
uzaklık ölçüm sensörü seçildi (Katalog 46). Bu sensörün özelliği 20 mm’den 100
mm’ye kadar yaklaştırılan nesneleri istenen uzaklık menzilinde algılayabilmesidir.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
90
Şekil 4.39: Sharp GP2Y0D810Z0F sensörü montaj alanı
4.2.6. Pil Seçimi
Pillerle ilgili genel bir araştırma yaptığımızda enerji yoğunluklarıyla ilgili karşımıza
bu grafik çıkmaktadır. Profesyonel robot yarışmalarında kullanılan Li-Poly pillerin en büyük
avantajı birim ağırlık başına enerji miktarlarının yüksek olmasıdır.
Şekil 4.40: Pil enerji-ağırlık oranları genel grafiği
5 yarışmanın art arda yapıldığı göz önüne alınırsa 30 dk yetecek bir pil seçmemiz
gerekecektir. Robot üstünde en çok akımı çeken ve en uzun sure çalışacak olan motorları göz
önünde bulunduracak olursak:
(
) (
)
Bu hesaplamadan yola çıkarak 5 adet E-flite 11,1 V Li-Po 5000mAh pil yeterli
olacaktır. Li-Po bataryalar 50 º C’ alevlenme riski taşımaktadırlar. Bu yüzden güvenlik önlemi
olarak 5 adet pil için 5 adet LilyPad marka sıcaklık sensörü seçildi.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
91
Adedi 250 gr olan bu pili değişimli kullanmak daha hafif konstrüksiyon ile yarışmayı
olanaklı kılacaktır.
Şekil 4.41: Pil ve sıcaklık sensörü seçimi
4.2.7. Kollektör Robot Ağırlık-Maliyet Analizi
Kollektör Robot Parçaları
Parça Adı Adet Birim Fiyat (TL)
Birim Ağırlık (kg)
Toplam Ağırlık (kg)
Toplam Fiyat (TL)
Şasi
Alüminyum profil 20x20 (m) 8,25 8 0,205 1,69166 66,016
Civatalar 70 0,2 0,005 0,35 14
Köşebentler 35 0,5 0,003 0,105 17,5
Somunlar 70 0,1 0,002 0,14 7
0 0
Tekerlek - Motor 0 0
12 V DC Motor 4 80 TL 0,65 2,6 320
Tamiya Tekerlek 12 5 TL 0,1 1,2 60
TowerPro MG995 servo motor 4 39 TL 0,05 0,2 156
Tutucu Plaka 1 5 0,05 0,05
1. Alt Plaka 1 5 0,05 0,05
2. Alt Plaka 1 5 0,05 0,05 5
FAG 625 Rulman 4 3,5 0,005 0,02 5
Dişli PS1-18 d=20mm 8 5 0,005 0,04 5
Hub 12 7 0,03 0,36 14
Bun Tutucu 0 40
Raylar 3 15 0,5 1,5 84
Somunlar
0 0
Civatalar 20 0,2 0,005 0,1 45
Köşebentler 20 0,5 0,003 0,06 0
Somunlar 15 0,1 0,002 0,03 4
Servo motor 2 20 0,05 0,1 10
Hub 2 7 0,03 0,06 1,5
Vakum pompası 1 35 0,2 0,2 40
Vantuz 2 2 0,01 0,02 14
Vantuz başı 2 10 0,05 0,1 35
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
92
Alüminyum profil 20x20 (m) 3 8 0,205 0,615 4
Pnömatik Silindir 5 80 0,6 3 20
SME-8M yaklaşım sensörü 4 30 0,05 0,2 24
Klepe 4 0,5 0,02 0,08 400
5/3 Yön değiştirme valfi 5 120 0,1 0,5 120
Gaz Tankı 2 50 0,1 0,2 2
Dişli PS1-18 d=20mm 4 5 0,005 0,02 600
Aluminyum levha 300*200 4mm 1 30 0,5 0,5 100
Pil 0 20
Pil Li-Poly 2800 mAh 5 105 0,25 1,25 30
LilyPad Sıcaklık Sensörü 5 11 0,004 0,02 0
Sensörler 0 525
Sharp GP2Y0D805Z0F 1 12 0,001 0,001 55
Sharp GP2Y0D810Z0F 4 12 0,001 0,004 0
Sharp GP2Y0D810Z0F 1 12 0,001 0,001 12
RGB Led 36 2 0,0005 0,018 48
LDR 32 0,75 0,0005 0,016 12
İşçilik 1 300 0 0 72
Kargo Masrafı 1 300 0 0 24
Diğer Masraflar 1 200 0 0 300
Toplam Ağırlık (kg)
Toplam Fiyat (TL)
13,85166 3311,016
4.2.8. Zamanlama Hesabı
Şekil 4.42: Otomatik Robot kırmızı bölgede hareket şeması
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
93
Şekil 4.43: Otomatik Robot mavi bölgede hareket şeması
Kollektör robot merdiveni çıkmayı daha önce anlatıldığı gibi tamamladıktan
sonra bun kulesine yanaşarak alt ve üst seviyeden bunları üzerindeki sistem sayesinde
toplar daha sonra topladığı bunları sepete boşaltır. Son bunada tamamen açıldıktan
sonra ulaşarak aldır ve onuda aynı şekilde sepete bırakarak yarışmayı tamamlar.
Not: Kırmızı bölgelerde de benzer işlemi y eksenine göre simetrik olarak yapar.
Kollektör Robotun Hızı (m/s) = 1
Kollektör Robot Süre (sn)
Yerdeğişimi
(mm)
Merdivende ilerleme 1500
Merdiven çıkma 3 1000
Ban kulesine gitme 1515
Ban toplama 4
Sepete gitme 1893
Manevra 5
Kuleye geri dönüş 1893
Manevra (son) 2
Ban toplama (son) 5
Yarışmanın tamamlanması tahmini olarak 100 saniye sürmektedir. Bu aşamada
harcanacak tahmini süre 27 saniyedir.
4.3. Sonuç
Robotun Sürüş sistemi
Motor tarafından verilen tahrik tekerlere dişli sistemi ile aktarılmaktadır. Robotumuzda 12
adet tekerlek kullanılmıştır. Bu sistemi kullanmaktaki amacımız diferansiyel sürüşe gerek
duymadan 4 servo motor ile şasiyi döndürmeden, tekerlekleri döndürerek yön vermektir.
Fazladan tekerlekler ise merdiven tırmanma sisteminde kullanılmaktadır.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
94
Robotun maksimum hızı
Yaptığımız literatür araştırmasına göre bu tür yarışmalarda kullanılan robotlar için kullanılan
ortalama hız 1 m/s civarındadır. Bizim robotumuzda çıkan hız ise 0,92 m/s’dur.
Robotun maksimum torku
Konstrüktif olarak ağırlık merkezi yüksek bir noktadır. En çok atalete maruz kalan
robotlardandır. Bu yüzden torkumuz 0,54 N.m değeri civarındadır.
Robotun ağırlığı
Robotumuzun çıkan ağırlığı 13,85 kg’dir. Bu 3 robotun toplam 50kg değerini geçmemesi
çerçevesinde optimize edilmiştir.
Robotun Çalışma süresi
Robotun saha üzerinde toplam çalışma süresi 27 sn’dir. Hesaplarımıza göre 180 saniye olan
süre içerisine göre hız değerlerimizi değiştirerek süremizi maksimize edebiliriz.
Robotun maliyeti
Robotumuzun 3311,016 liraya mal olacağını düşünüyoruz. Bu değer 3 robot için toplam
kullanılabilir bütçenin sınırları içerisinde kalmaktadır. İstenildiği takdirde bu değer daha da
optimize edilebilir.
EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA PROJESİ -II
95
KAYNAKÇA
The Kinematic and Dynamic Analysis of the Crank Mechanism with Solidworks, Dorian
Nedelcu, Daniel Daia
Build Your Own Combat Robot, Pete Miles
Line tracking sensors and algorithms by Ibrahim Kamal, 2008
The Norgren Guide to Pneumatic Actuators
Robot Builder's Cookbook, Build and Design Your Own Robots, Owen Bishop, 2007
Sensor Technology Handbook, By J. Wilson (Newnes - 2005)
Servo Magazine – February 2010
Servo Magazine – August 2010
Odtü robot topluluğu eğitim notları
Handbook of Robotics, Springer 2008
Fundamentals of Robotic Mechanical Systems, Jorge Angeles, 2007
Embedded Robotics, Thomas Braunl, 1998
Robot Builders Bonanza Third Edition, Gordon Mccomb, 2006
First Robotics - Pneumatics Manual, 2009