Bilgisayar Kontrollü 2 Eksenli Robot Kol

Endüstriyel otomasyonda gün geçtikçe kullanım alanı artan robot kollunun step motor kullanılarak tasarımı gerçekleştirilmiştir. Robot kollarda yaygın olarak kullanılan diğer motorlara göre Step motorların, avantajları ve dezavantajları ortaya konmuştur. Tez çalışmasında; robot kolları, step motorları ve kontrol yöntemleri hakkında genel bilgiler verilmis ve iki eksenli robot kol mekanik aksamı tasarlanmıştır. Robot kolun hareketini sağlayan step motorlar için sürücü devreleri yapılmıştır.

Bilgisayarda hazırlanan program yardımıyla robot kolun paralelport üzerinden kontrolü saglanmıstır. Koldaki üç eleman için kullanılan step motorun kontrolü PIC ile tasarlanan bir devre ile yapılmıştır. Ayrıca kullanılan step motorun Matlap Programında benzetimi yapılmış ve gerçek degerlerle karşılaştırma imkânı elde edilmiştir. Yapılan bu çalışmada Mekatronik biliminin gereği olarak makine, elektronik ve bilgisayar anabilim dallarındaki bilgilerden faydalanılmıştır.
ileride hareket ve etki alanı daha geniş ve algılama yeteneği olan robot kol çalışmaları için bir alt yapı hazırlanmıştır.

Öncelikle iki eksenli bir robot kol tasarlanmıştır. Bu robot kolun hareket mekanizmasında step motor kullanılmıştır. Step motorun kontrolünde PIC ile kontrol, ve PC ile paralelport üzerinden kontrol olmak üzere iki kontrol yöntemi kullanılmıştır. Robot kolun kontrolü için akış şeması çizilmiştir. Çizilen akış şemasına göre birinci motor için PIC16F84A mikrodenetleyicisi kullanılarak bir sürücü devresi tasarlanarak bilgisayar ortamında MPLAB ve MPASM programları kullanılarak PIC16F84 için PIC ASSEMBLY dilinde programlar hazırlanmıştır.

Hazırlanan her program, ICprog yazılımı ile devresi kullanılarak PIC16F84 içerisine yüklenmiştir. Diğer iki motorun; bilgisayarda Visual Basic programlama dili kullanılarak paralel port üzerinden kontrolü sağlanmıştır. Daha sonra yine PC ile iki motorun ardışık çalışmasını sağlayan bir program hazırlanarak uygulanmıştır.

Bu tezin amacı; otomasyon sistemlerinde, piyasada yaygın olarak kullanılan step motorların yapısını, genel özelliklerini, kontrol yöntemlerini, avantaj ve dezavantajlarını incelemek, ayrıca kontrolünde kullanılan üç ayrı yöntem de incelenerek robotbilim için ilerideki çalışmalara bir alt yapı sağlamaktır.

ROBOT KOL ÇALIŞMASI İÇERİK;

Robot Kol, Koordinat sistemlerine göre robot çeşitleri, Kartezyen robot kolları , Silindirik robot kolları, Küresel robot kolları, Scara Robot Kolları, Mafsallı robot kolları, Robot kollarda kullanılan tahrik sistemleri, Pnömatik tahrik sistemleri, Hidrolik tahrik sistemleri

Tutucular, Robot programlama, Ögretim yöntemi ile programlama, Ara yüz programı ile programlama, Step (adım) motorlar., Step motor çeşitleri, Değişken relüktanslı (DR) step motorlar, Sabit mıknatıslı (SM) step motorlar, Hybrid (karışık yapılı) step motorlar, Step motorlarına ait önemli parametreler, Tek adım tepkisi (cevap süresi), Adım oranı (stepping rate / starting pulse rate), Adım açısı (step angle), Doğruluk (step angle accuracy)

Step motorun moment parametreleri, Etiket geriliminin anlamı, Step motorların uyartımı, Tek-faz uyartım (1 fazlı tam adımlı sürüş), iki-faz uyartım (2 fazlı tam adımlı sürüş), Karma uyartım (2 fazlı yarım adımlı sürüş), Step motorların denetimi, Açık döngülü denetim, Kapalı döngülü denetim, Step motor sürücü sistemleri, Lojik sıralayıcı, Sürücü devre

Mikrodenetleyiciler, Mikrodenetleyiciler hakkında genel bilgiler, Mikrodenetleyicilerin avantajları, PIC (Peripheral Interface Controller ) mikrodenetleyicileri, PIC mikrodenetleyicilerinin tercih edilmesinin sebepleri, PIC16F84 mikrodenetleyicisi, Clock uçları ve clock osilatörü çeşitleri, Reset uçları ve reset devresi, I/O portları, PIC16F84’ün belleği, PIC assambly dili, Noktalı virgül (;), Girintiler ve program bölümleri, Büyük ve küçük harflerin kullanımı

PlC assembly komutlarının yazılıs biçimi, Paralelport, Data portu:, Status portu, Kontrol Portu, Robot kol, Step Motorların Sürücü Devreleri., PİC 16F84 mikro denetleyicinin programlanması, Assembly kodlarının derlenmesi, Robot kol kontrol paneli, Yazılım

Step Motorun Matematiksel Modeli, PID Kontrol, Üç terimli denetleyici, P, I ve D denetleyicilerin karakteristikleri , MATLAP BENZETİM KODLARI, BİLGİSAYAR PROGRAM KODLARI, PIC ASEMBLY KODLARI

Kartezyen robot kolu, Silindirik robot kolları, Küresel robot kolları, Scara robot kolU, Mafsallı robot kolu, Mafsallı robot kolunun çalısma alanı, Pnömatik tutucu, Elektrikli tutucu, DR step motorun kesit görünüŞü, 4 fazlı SM step motorun kesit görünüsü, Hybrid step motorun yapısı, Step motorun tek adım tepki grafigi, Dönme momenti (tork), Tutma momentinin ölçülmesi, Sürekli rejimde ve kalkısta maksimum yük momenti/hız egrileri, Unipolar step motorun çalısama perensibi

Bipolar Step Motorun Çalısma Prensibi, Bipolar ve unipolar step motorların hız-moment egrileri, Tek faz uyartım sırasında fazların durumu, İki faz tam adım uyartım sırasında fazların durumu, Karma uyartım sırasında fazların durumu, Step motorun açık döngülü denetim seması, Step motorun kapalı döngülü denetim seması, Step motor sürücü sisteminin blok diyagramı, 2-fazlı step motor için lojik sıralayıcı devre, Lojik sıralayıcı devrenin ürettigi sinyallerin sıralaması

2-fazlı step motoru sürücü devresi, Mikrodenetleyicili bir sisteme ait blok diyagram, PIC programlama kartı, 18 bacaklı PIC16F84 mikrodenetleyicisinin dıs görünüsü ve pin uçları, Sink ve Source akımlarının yönleri, Pic 16F84’e ait Besleme Geriliminin bağlantı Seması, RC osilatörünün PIC’e bağlantısı ve örnek R ve C degerleri, Kristal clock osilatrünün PIC’e bağlanması ve kristal clock osilatrünün resmi, Kristalin ve kondansatörlerin PIC’e bağlantısı

Seramik resonatörün PIC bağlantısı, PIC16F84’ün reset devresi, Programın akış diyagramı ve assambly komutları, Paralelport uçları, İki Eksenli robot kolun genel yapısı, Tasarlanan robot kol ve kontrol paneli, PIC 16F84 ile yapılan unipolar step motor sürücü devresi, Paralel port üzerinden robot kolun kontrolü için tasarlanan sürücü devresi, PIC 16F84 için program akış diyagramı

Not Defteri Text editörü ile PIC assembly kodlarının yazılması, MPASM derleyicisinin görünümü, MPASM programının derleme islemini tamamlaması, IC-Prog Programının görünümü, Tasarlanan robot kolun kontrol paneli, Robot kol programı akış diyagramı, Programın genel görünüsü, Programın kullanıs şekli, Programda is tanımlama kısmı, 2 fazlı step motorun esdeger devresi, Bir fazın esdeger devresi, Faz sargılarında oluşan Ea ve Eb zıt emklar

Kontrolsüz ve yüksüz hız-zaman benzetim eğrisi, Kontrolsüz ve yüksüz moment-zaman eğrisi, Kontrolsüz ve yüksüz durumda gerilim-zaman değişim eğrisi, Kontrolsüz ve yüksüz durumda gerilim-zaman değişim osiloskop sonuçları, Kontrolsüz ve yüksüz durumda akım-zaman değişim eğrisi

Kontrolsüz ve yüksüz durumda akım-zaman değişim eğrisi osiloskop sonuçları, Kontrolsüz ve yüklü hız-zaman eğrisi, Kontrolsüz ve yüklü moment-zaman eğrisi, Kontrolsüz ve yüklü durumda akım-zaman değişim eğrisi, Kontrolsüz ve yüklü durumda akım-zaman değişim eğrisi osiloskop sonuçları, Kontrolsüz ve yüklü durumda gerilim-zaman değişim eğrisi, Kontrolsüz ve yüklü durumda gerilim-zaman değişim osiloskop sonuçları, Geri beslemeli sistem, PID kontrollü step motorun hız-zaman ve moment-zaman değişim eğrisi, PID kontrollü step motorun gerilim-zaman değişim eğrisi, PID kontrollü step motorun akım-zaman değişim eğrisi

Clock osilatör tipleri ve frekansları, Osilatörlerde kondansatör seçimi, Paralelport data pinleri örnek verileri gösterme çizelgesi, Denetliyicilerin sistem üzerindeki etkileri, Benzetim Kodları, Bilgisayar Program Kodları, PIC Asamble Kodları

Robotlar, Robot kol ve ilgili bir çok konuda detaylı bilgilerin bulunduğu çok faydalı bir çalışma HAZIRLAYAN : Murat YILMAZ DANISMAN : Prof. Dr. Sabir RÜSTEMLİ Emeği geçen hazırlayan kişilere teşekkürler