3 Eksenli Robot Kol

Merhaba  uzunca bir aradan sonra bu yazımda, geçen yıl bahar döneminde Endüstriyel Elektronik dersi kapsamında yaptığım 3 eksenli robot kol projesini paylaşmak istiyorum.

Bizden dönem projesi olarak, kendi ekseni çevresinde dönebilen ve kolları 180 derecelik aralıkta hareket edebilen, 3 eksenli bir robot kol yapmamız istenmişti.(Şekil-1)

Şekil-1

Robotun kontol mekanizması, motor seçimi ve kullanılacak mikrodenetleyici tipi bizim tercihimize bırakıldı.

Kontrol kısmını nasıl olsa bir şekilde yaparım deyip, mekanik kısımlardan başlamaya karar verdim. Kendi ekseni etrafındaki dönüş için bir step motor ve diğer eksenler için 2 şer tane 6 kg torklu servo motor satın aldım.

Şekil-2

Ardından gövdeyi oluşturabilmek için , hafif olması amacıyla, dört adet 20cm'lik plastik cetvel satın aldım ve bunları sıcak silikon ile motorlara yapıştırdım. Geriye tek birşey kalmıştı o da tüm sistemi tutacak ve yüzey normalinde dönmesini sağlayacak tepsi. Bunun için de evde bulduğum eski bir bilezik kutusunu kullandım. (siyah bant ile güzel durdu :) ) El yapımı robotumun mekanik kısımları böylece bitmiş oldu. (Şekil-2)

Sıra gelmişti kontrol kısmına, bunun için programlanmasının kolay olması  ve fazlaca I/O portunun bulunması sebebiyle PIC 16F877 mikrodenetleyicisini tercih ettim. Bir bilgisayar programı tarafından seri port üzerinden gönderilen komutlar, PIC sayesinde servoları hareket ettirecek uygun PWM sinyallerine dönüştürülecekti.

Kontrol devresini, sonradan yapılabilecek değişikliklere karşılık PCB yaptırmak yerine, Breard Board üzerine kurdum. Proteus şeması olmadığı için burada gösteremiyorum ne yazık ki, ama merak edilen noktalar varsa yanıtlarım tabiki.

Şekil-3

Kontrol devresi şunları içeriyordu:

• PIC 16F877 Mikrodenetleyici
• MAX232 Seri port voltajını TTL seviyesine indirmek için
• ULN 2003 Step motor sürücüsü için
• Female Rs232 konnektör
• Yapışık Data Kabloları (Özel bir adı varsa bilmiyorum :) )

PIC programı yazmak için Hi-Tech PIC C derleyicisini kullandım fakat PWM sinyalleri için uygun timer değerlerini bulmak ve Seri porttan gelen sinyallerin algılanmasını ve aynı anda PIC'ten PWM sinyallerinin gönderilmesini sağlamak oldukça uzun bir zamanımı aldı.

PIC programını bitirdikten sonra, bilgisayardan kontrolü sağlayacak geliştirmeye başladım. Microsoft Visual  Studio 2008 ortamında C# ile basit bir Terminal Programı geliştirdim. Alt yapıda Noad Coad'un açık kaynak kodlu seri port kontrol programını kullandım. Bunun sayesinde çok hızlı bir şekilde bilgisayar programı da tamamlanmış oldu. Program sayesinde seçilen açı değerleri, PIC in anlayabileceği şekilde PWM duty cycle bilgilerine dönüştürülüyor.İstenirse komut dizileri ve işlenme süreleri de birleştirilecek bir program oluşturulabiliyor ve robotun bu programı işletmesini sağlanabiliyor.
Mesala üst servoyu 90 derecelik konuma getirmek için #1440 değeri PIC'e gönderiliyor. PIC gelen veriyi parse edip # 'den üst servoya ve 1440 ms lik pwm sinyali ugulanacağını anlıyor. Aynı işlem diğer motorlarda da kullanılıyor.

Kontrol Programı

Sonuç: Step motor herhangibi bir dişli olmadan robotu döndürmek için zayıf kaldı adım atlama yada hareketsiz kalma gibi sorunları var bu nedenle keşke tüm motorları servo seçseymişim. Sunum haftası gelince projeyi grupla beraber hocaya göstermeye gittik ama hem dikkatsizlik yüzünden hem de laboratuvardaki bozuk güç  kaynağı yüzünden PIC'in üzerindeki program silindi ve robot çalışmadı. Neyse ki önceden video çekmiştim, onu gösterdim.

Kodları isteyen olursa gönderebilirim.

Çalışma Videosu