Mobil Kontrollü Robot

PIC Mikrokontrolü Kullanılarak Yapılmış Bir Robot Kolu

Robot Kontrol Sistemleri

Açık Devre Kontrol Sistemleri
Açık devre kontrol sistemlerinde, çıktı hareketinin miktarını algılayacak kontrol birimi yoktur. Endüstride yapılan işlerin çoğu, genellikle insanlar tarafından açık devre kontrolle yapılır. Operatör, kumanda kolunu kontrol ederek istediği büyüklükteki deliği açabilir. Manuel kontrollü bütün mekanizmalar, insan kontrolünde kapalı devre kontrol sistemi gibi çalışsa da, gerçekte açık devre kontrol sistemleridir[11].
Açık devre kontrol sistemleri, kartezyen tip robot kolların fazla hassasiyet gerektirmeyen eksenlerindeki hareketlerinin kontrolünde kullanılabilmektedir. Kartezyen robot kollar öteleme hareketleriyle ilgili olduğundan, matematiksel olarak pozisyon hesaplamaları en yalın sistemdir. Yükü, bir yerden bir yere götürmek İçin gerek duyulan eklem hareketini hesaplamak kolaydır ve kol hareketi, yük yönlendirilmesine etki etmez. Elemanları baskılı devre tahtasına takmak gibi, dik açının egemen olduğu yerlerde bu üstün bir özelliktir.[12]

Kapalı Devre Kontrol Sistemleri

Kapalı devre kontrol sistemi, açık kontrol sistemlerine konum ölçü devresi eklenerek sürücülerin yaptığı hareket miktarını sistem içerisinde algılayarak, sürücülere kumanda edilmesi esasına göre çalışır. Bir hidrolik silindire konum ölçü devresi eklenerek, robot kol sistem mafsalının hareketleri kontrol edilebilir.[11]

Pnömatik sürücüler kullanılan robotlarda, hidrolik silindirlerin kontrolünde anlatıldığı gibi benzer servo valflerle kontrol edilebilirler. Fakat, hava rijit bir yapıda olmadığından tam pozisyon kontrolü elde etmek zordur. Çok parmaklı robot tutucularının pnömatik sürücülerinin kontrolünde kapalı kontrol sistemi kullanılabilir. Bu tip tutucuların parmak uçlarına kuvvet sensörleri yerleştirilir.

Endüstriyel Robot Kollar

Kartezyen Robot

Sadece tutma ve taşıma yeteneği olan bu robot tipi X,Y,Z, eksenlerinde doğrusal olarak hareket etme yeteneğine sahiptirler. Basit bir yapıya sahip oldukları için hareketlerin planlanması çok kolaydır. Bu tür robotlarda; pozisyon hesaplamaları, robot uç elemanının bulunduğu pozisyon, mafsalların o anda olduğu yerde bulunduğundan çok kolaydır.

Çalışma alanları Şekil 2.1’de görüldüğü gibi robotun yapısından daha küçüktür. Eğilme ve bükülme işlemlerini gerçekleştiremez. Çalışma alanları kare veya dikdörtgen pirizma şeklindedir. Yük taşıma kapasitesi diğer robot türlerine göre daha büyüktür. İnsan gücünün taşıma kapasitesini aşan yüklerin taşınmasında kullanılır. Bu nedenle genellikle yük araçlarına, yükleme ve boşaltma işlerinde, fabrikalar da ağır yükleri taşımak amacı ile fabrikaların tavanlarına monta edilerek kullanımı yaygındır. Islak, nemli, rutubetli çalışma ortamlarında kullanılabilir. Küçük güçte olanları pnömatik olarak tahrik sistemine sahiptir. Büyük güç gereken yerlerde hidrolik tahrikli olan kartezyen robotlar kullanılır. Bunların yağ sızdırma problemleri olduğu için temizliğin önem arz ettiği ortamlarda pnömatik tahrikli olanlar tercih edilir. Hava tahrikli olan robot tipinde basınçlı hava ve havanın kontrolüne ihtiyaç olduğu için yatırım maliyetleri daha ucuz olup işletim maliyetleri de düşüktür. Büyük güçte yapılan kartezyen robotların tahrik sistemleri elektrik motorları veya hidrolik tahrik sistemleri ile sağlanmaktadır.

Şekil 2.1. Kartezyen Robot Kolun Çalışma Alanı

Silindirik Robot Kolları

Silindirik robot kollar da kendi etrafında dönebilen bir mafsal ve bunun üzerinde bulunan X,Y,Z düzleminde doğrusal hareket edebilen kollardan oluşmaktadır. Şekil 2.2’de görüldüğü gibi esnek olmayan silindirik bir koordinat sistemine sahiptirler. Kartezyen robot kola göre hareket kabiliyeti daha geniştir. Çalışma alanı içindeki noktalara ulaşımı çok iyidir. Hareket kabiliyetinin az olmasından dolayı programlanması kolaydır. Robot kolun çalışma alanı silindirik koordinat sisteminde hareket eden kolların uzunluğuna bağlı olarak değişmektedir. Robotun kullanım alanı ve yük taşıma kapasitesine göre hidrolik, pnömatik veya elektrik tahrikli olarak kullanılmaktadır. Silindirik robot kollar nemli, rutubetli ve tozlu ortamlarda, deniz altı, uzay gözlem araçlarında ve nokta kaynağı işlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şekil 2.2 Silindirik Robot Kolun Çalışma Alanı

 Küresel Robot Kolları

Bel, omuz ve dirsek mafsallarından oluşan bir yapıya sahiptirler. Bel ve omuz mafsalı kendi etrafında dönme hareketi yapabilirken, dirsek mafsalı kola uzama ve kısalma hareketi yaptırmaktadır. Hareket alanı Şekil 2.3’de görüldüğü gibi silindirik bir koordinat sistemine sahiptir. Kol yapılarından dolayı eklemli robot kollarına benzemektedirler. Kinematik yapıları kartezyen ve silindirik robot kollara göre daha karmaşıktır. Çalışma şeklinin zihinde canlandırılması zor olduğu için programlama ve kontrolü de zordur.

Çalışma alanının büyüklüğü kolların büyüklüğüne bağlıdır. Hidrolik tahrik sistemine sahip olan küresel robot kollar eğme, bükme işlerinde, kameralı izleme işlerinde kullanılmaktadır. Ayrıca sarkaç robot olarak ta küçük bir moment ile hareketlerini devam ettiren bu robotlar kaynak ve zamklama işlemlerinde kullanılırlar.

Şekil 2.3 Küresel Robot Kolun Çalışma Alanı.

Scara Robot Kol

İki eklem yerinde elektrik motoru ve aşağı yukarı hareket edebilen pnömatik koldan oluşmuştur. Eklemlerdeki elektrik motorları eksenlerin kendi etrafında dönmesini sağlamaktadır. Tutucu ağzın bulunduğu kol pnömatik tahrikli olup Z ekseninde hareket etme kabiliyetine sahiptir. Buda robot kola esnek hareket imkânı sağlamaktadır. Hız ve konum performansı çok iyi olduğundan dolayı bu robot kol en çok elektronik sanayinde, elektronik kartlara malzemelerin montajını gerçekleştirmek için kullanılmaktadır. Tutma ve taşıma işlerinde maliyetinin ucuz olmasından ve programlanmasının kolay olmasından dolayı şu anda sanayide en çok kullanılan robot olmuştur. Bu robot kol Şekil 2.4’den çalışma alanı görüldüğü gibi, kolun altında bulunan parçaların taşınmasında kullanılır.

Şekil 2.4 Scara Robot Kolun Hareket Alanı.

Mafsallı Robot Kollar

İnsan kolunun hareketlerini taklit etmeye en yakın robot kol dur. Üretim sistemlerinde diğer kolların hareket kabiliyetlerinin sınırlı olmasından dolayı mafsal sayısı genellikle 5 veya 6 adet olan robot kollara ihtiyaç duyulmuştur. Bu tip robot kollarda her mafsal ayrı ayrı kontrol edilebilen servo motorlardan oluşmaktadır. Mafsallarda bulunan motorlar 12–24 V. gerilim ile beslenmektedir. Hareket esneklikleri en yüksek olan robot kollardır. Kol üzerinde bulunan her eklem yeri şekil 5. de görüldüğü gibi X,Y,Z eksenlerinde üç boyutlu hareket yapabilmektedir. Çalışma alanı içerisinde tanımlanan bir noktaya en kısa yoldan ve kısa zamanda ulaşım imkânı tanımaktadır. Robotun hedef pozisyonlara yaklaşımı mafsal hareketi veya doğrusal X,Y,Z, koordinatları doğrultusunda hareket ederek gerçekleşmektedir. Diğer robot türlerine göre karmaşık bir yapıya sahip olup, programlanması da diğerlerine göre zordur.

Her mafsal Şekil 2.5’de görüldüğü gibi program içerisinden sınırlandırılan belirlenmiş bir alan içerisinde hareket edebilmektedir. Bu da robotun güvenli bir çalışma ortamı ve alan içerisinde bulunan diğer parçalara çarparak zarar vermesini önlemekte ve hedef noktaya, robotun daha kısa zamanda ulaşmasını sağlamaktadır.

Yapılacak uygulamanın niteliğine göre robot kolun eksen sayısı tercihi yapılmalıdır. Daha basit işlemlerin uygulanmasında 3 eksenli robot kol yeterli gelmekte iken daha karmaşık ve çok fonksiyonlu bir uygulama işleminde 3 eksenli robot kol yeterli olmamaktadır. Uygulanan işlemler karmaşıklaştıkça mafsal sayısının artması gerekmektedir. Mafsal sayısının artması robotun hareket kabiliyetini artırmaktadır.

Şekil 2.5 Robot Kol Ve Eksen Hareketleri

Şekil 2.6 Robotun X-X Arası Hareket Alanı [7]