robotik: elektroniğe hayat vermek

ROBOTİK: ELEKTRONİĞE HAYAT VERMEK
Robot nedir?
Önce karar verelim. Robot nedir? Robot duyargaları
(sensör) ile çevresini algılayan, algıladıklarını yorumlayan,
bunun sonucunda karar alan (yapay zeka), karar sonucunda
eylem olarak hareket organlarını çalıştıran veya durduran bir
aygıttır.
Bu tanıma göre bilgisayara paralel port ile bağlı ve
klavyeden kontrol edilen bir araba robot değildir. Çünkü
kendisi tek başına karar vermemekte, bizim klavyeden
verdiğimiz talimatları uygulamaktadır. Ancak aynı araba,
duyargaları ile algıladıklarını yorumlamak üzere bilgisayarın
mikroişlemcisini kullanıp, yorumlatıyor ve kendi karar
alabiliyorsa bir robottur.
Örneğin arabanın önüne eklenecek sensörden bir
sinyali alınca, algıladığı sinyali bilgisayarın mikroişlemcisine yorumlatıp önünde bir engel oduğunu anlayıp,
kendiliğinden sağa veya sola dönüyorsa arabanız artık bir robottur.
Robot yapmak kolay iş değildir. Cesaret, çaba, yoğun uğraş, sabır ve en önemlisi başarma arzusu ve
kararlılığı gerektirir. Uykusuz geçen bir kaç gece başarının sırrıdır.
Önce temel elektronik ve mekanik bilgileri ile tanışmış olmak veya öğrenmek için zaman ayırmak
gerekir. Devamı ise okumalarınız ve deneylerinizle adım adım gelir. Konu ile ilgili bilginizin derinlemesine
olmasını gerektirmez. Elektronik devre şemaları mutfak reçeteleri gibidir. Bir düzine sembol öğrenmeyi
gerektirir. Ancak bir kaç günde öğrenebilinir, devre şemalarını okuyabilirsiniz.
Analog ve dijital elektronik nedir? Direnç, kondansatör, transistör, entegre ve diğer elektronik aksamın
işlevlerini öğrenmek gerekir. Çok az parça ihtiva eden basit devrelerle başlayıp ilerleyeceksiniz. Bilgilerinizi
geliştirdikçe daha gelişmiş karmaşık devreleri çözecek veya mevcut bir devreyi ihtiyacınıza göre
değiştirebileceksiniz.
Robotun şasi, gövde ve hareket aksamının imali için biraz mekanik, biraz da el becerileri gerektirir.
Ahşap, aluminyum, plastik malzemeleri kesmek, bükmek, delmek, yapıştırmak, şekillendirmek gibi işlemler
gerektirir. Bu işleri yaparken her zaman koruyucu önlemler alın, kendinize zarar vermeyin. Gerektiğinde el
becerileri sizden iyi olan arkadaşlarınızdan veya aile bireylerinizden yardım alın.
Temel bilgi ve becerilerinizi kitaplar okuyarak, deneyler yaparak sebat, sabır ve öğrenme arzunuz ile
geliştireceksiniz. Bunun sonucunda, çalışan işleyen kendi öz robotunuzu yapabilecek seviyeye geleceksiniz.
Öğrenmenin bir yolu da deneme yanılma metodudur. Hata yapmaktan çekinmeyin. Yanlışlar öğreticidir. Bir
sorunla karşılaştığınızda yoğun çabalar sonucunda sorunu hala çözemiyorsanız, işinizi bir kaç gün bir kenera
bırakın, yaptığınız işlemleri not alın. Belki de bilim adamları tarafından henüz çözülmeyen bir durumla bir
olayla karşı karşıyasınız!!!
Bir kaç gün sonra araştırma ve çabalarınız hala sonuç vermiyorsa, robot grubumuza yazarak grup
üyelerimizden yardım isteyin. Kendinizi motive edin, başarma arzunuzu kamçılayın, kendi kendinize
"başaracağım!" deyin.
Robotiğin Tekniği:
Hobi robotları yapmak zor değildir. Mekanik, elektronik ve her proje için şart olmamakla birlikte az bir
programlama bilgisi gerektirir. Her birinden kendinizi geliştirmeniz "robotik aklınızın" gelişmesi demektir. Çok iyi
tasarımlar iyi bir malzeme bilgisinden geçer; iyi stratejiler güçlü programcılık sayesinde yapılabilir.
İlk Robot :
Hazır kit almak? Hazır devrelerden imal etmek? Kendi öz tasarımınızla yapmak? Çıkma, devşirme
parçalardan imal etmek?
Bu sorulara cevabı temel elektronik ve mekanik bilgileriniz ve el becerileriniz verecektir.
Kanımca ilk robot yapımına hazır kitlerle başlamak gerekir. Burada da el becerilerinize uygun olarak iki
şekilde başlayabilirsiniz.
1) Sadece tornovida ve ellerinizi kullanarak monte edebileceğiniz lehim gerektirmeyen hazır
robot kitleri.
Artık birçok oyuncak firması basit tornovida ve elle monte edilebilen robot kitlerini ürün serilerine
eklemişlerdir. Robotlar artık vaz geçilmez ürünlerden olmuştur. En ünlüleri Logo Mindstorms robot kitleri veya
Fischertechnik'in robot kitleri. Geniş bilgi için :
http://mindstorms.lego.com/eng/default.asp?
http://www.fischertechnik.de
http://www.fischertechnik.com
Maalesef bu eğitici robotlar ülkemizde satılmamakta ve posta ile ülkemizdeki gümrük sorunları ve
mevzuatı, imalatçlarının ticari politikaları sebebiyle gönderilmemektedir. Yurtdışına giden yakınlarınız
aracalığıyla satın alabileceksiniz.
Bu eğitici robot kitleri sayesinde robotik ve elektroniğin ilkelerini, robot devreleri, robot programlama gibi
temel bilgileri ögrenirsiniz. Bu robotlara diğer robotların yaptığı tüm işleri yaptırabilirsiniz.
İleride, daha gelişmiş veya değişik işlevli robotlar yapmak istediğinizde Lego veya Fischertechnik'in
parçaları ile ön maketi hazırlamanız için iyi malzeme olacaklardır.
2) Az tornavida, lehim gerektiren hazır robot kitleri.
Bu kitler gövde şasi, vidalar elektronik parçalar dahil şekillenmiş tüm parçarı ile satılmaktadır. Sizlere
sadece birleştirmek kalıyor. Bu tip robot kitlerini aşağıdaki sitelerden bulabilirsiniz.
http://www.solarbotics.com
http://www.parallax.com
http://www.acroname.com
http://www.robotshop.ca
http://www.robotstore.com
http://www.lynxmotion.com
http://www.roguerobotics.com
Ve bu sitelerin Avrupa ülkelerindeki muhtelif bayileri...
Bu sitelerin sattığı hazır robot kitleri ile birlikte bir montaj şeması ve adım adım montaj talimatları
gelmektedir. Bu broşürü mutlaka sonuna kadar okuyunuz, talimatları mutlaka dikkate alınız. Bu montaj broşürü
bir çok sorunuza cevap verecektir.
Bu hazır kitleri monte ederken önce parçaları, sonra devreleri mutlaka inceleyiniz. Bilgi ve becerilerinizi
projeyle eşleştiriniz. Bu daha sonra daha karmaşık zor projeleri gerçekleştirmenize yardımcı olacaktır. Bilgi
beceri seviyenizi yükseltmeden karmaşık zor projelere başlarsanız, işin sonunu getirmededen vazgeçme, pes
etme ihtimali de yüksek olur.
Bu hazır kitleri monte ettikten sonra çalışması için, bilgisayarınızın yardımı ile mikroişlemcisini
programlamanız gerekebilir. Daha sonrasında, arzunuza göre kitte olmayan sensörler ve diğer aksamlar
ekleyip, programlayıp robotunuzu yenileyebilir, kişiselleştirebilisiniz.
Herşey sizin hayal gücünüze bağlıdır. Hayal gücünüzü çalıştırın ortaya özgün tasarımlar çıksın.
Hazır Devrelerden Robot Yapmak
İnternet'teki muhtelif web sitelerinde veya Amazon kitabevinde satılan kitaplardan bir çok hazır proje
bulabilisiniz.
Dünyadaki bir çok hobi robotsever deneyimlerini yeni başlayan diğer hobi robutçulara açmaktadır.
Bunlar kendi deneyimlerini kişisel robot sitelerinde veya grup sitelerinde duyurmakta, diğer insanlarla
paylaşmakta, kitaplarında yayınlamaktadırlar.
Web sitelerinin bazıları:
http://www.solarbotics.net
http://www.robotroom.com
http://robots.net
http://www.seattlerobotics.org
Kitapların bazıları:
Robot Building for Dummies by Roger Arrick
Robots, Androids and Animatrons: 12 incredible projects you can build by John Iovine
Junkbots, Bugbots & Bots on Wheels by Dave Hrynkiew and Mark W. Tilden
123 Robotics Experiments for the Evil Genius by Myke Predko
Insectronics : Build Your Own Walking Robot by Karl Williams
PIC Robotics : A Beginner's Guide to Robotics Projects by John Iovine
Build Your Own Robot! By Karl Lundth.
Robot Building for Beginners by David Cook
Kendi Öz Tasarımınızla Robot Yapmak
Yaratıcılık ve mucitlik hiç kimsenin tekelinde değildir. Üniversitelere, büyük şirketlere, profesörlere,
büyük şahsiyetlere has birşey, bir özellik değildir. İçinizdeki yaratıcılık gücünü serbest bırakın.
Robot tasarımına başlarken kendimize soracağımız temel soru “Bu robot ne iş yapacak? Nasıl
yapacak? Nasıl sonuçlandıracak?” Bu soruların cevapları önemlidir. İşleri görevleri sınırlayarak, basitleştirerek,
robotunuzun boyutunu, kapasitesini, şeklini tasarlayabileceksiniz. Ayrıca etrafınızdaki meraklı kişilerin klasik
sorusuna “Bu robot ne yapar? Ne işe yarar?” rahat cevap verebileceksiniz.
Bu sorunun cevabı robotun yapacağı işlere göre kullanılacak anaparçaları belirlemenize robotu
tasarlamanıza yarar.
Örneğin bir sumo robot tasarlamak ve yapmak istiyorsak aşağıdaki özelliklere ve organlara sahip
olmalıdır. :
-
-
-
-
-
Çarpmalara dayanıklı sağlam bir şasiye ve gövdeye sahip olmalıdır. Bunun için metal tercihen
aluminyum malzemeden yapılmalıdır.
Kendinden hareket edebilmesi için güç kaynakları şarj edilebilir, uzun süre dayanıklı pil veya
batarya olmalıdır.
Güçlü hareket ve itme kabiliyeti için 2 veya 4 adet güçlü elektrik motoruna, yine yerde tutunma
kabiliyeti yüksek tekerlere ihtiyaç vardır.
Robot ringteki rakibini hızlıca bulabilmelidir. Bunun için detektörlere ihtiyacı olcaktır. Bu işlevi IR
(infrared) ve/veya ultrasonik sensörlerle yerine getirecektir.
Robot ringin (dohyo) dışına çıkmamalı, kenera geldiğinde hemen içeri doğru kaçmalıdır. Bunun için
beyaz kenar çizgisini görmelidir. Bunun için beyazı diğer renklerden ayırt eden kontrast
sensörlerine ihtiyacı olacaktır.
Sumo robot yarışlarında kural olarak başlama düğmesine basıldığından 5 sn sonra hareket
etmelidir. Dolayısıyla, robotun bir zaman sayacına (timer) ihtiyacı olacaktır.
Sumo robot yarışlarında boyut ve ağırlık sınırları vardır. Dolayısıyla, mini sumo robot max. 10x10cm
boyutlarında, max. 0,5kg ağırlığında, normal sumo robot ise max. 20x20cm boyutlarında, max. 3kg
ağırlığında olmalıdır.
Robotun yukarda sayılan temel işlevleri yerine getirebilmesi, görevlerini kusursuz yerine
getirebilmesi için donanımları ve duyargaları (sensörler) araclığıyla algıldağı sinyalleri
yorumlayacak, hareketlerini kontrol edecek, denetleyecek, yönlendirecek, gerektiğinde
programlanabilir bir mikrodenetleyiciye ihtiyaç vardır.
Robotun duyargaları ile algıldıklarını mikroişlemciye ileten, mikroişlemciden gelen sinyalleri hareket
motorlarına ileten, sinyalleri yukselten veya azaltan birçok elektronik devre gerekecektir. Bu
devrelerin ihtiyacı bir çok entegre, direnç, transistör, kondansatörlere ihtiyaç olacaktır.
Sumo robot ring dışında da bazı işlevleri yerine getirmesini istiyorsak robota ek özellikler
ekleyebiliriz. Örneğin çizgi takip etmesini istiyorsak, çizgi takip sensörleri ekleyebiliriz.
Robotunuzun özellikleri, yapacağı işler ve görevleri hiç bir zaman sizin teknik bilgi ve becerilerinizin
ötesinde, mali bütçe limitlerinizin üstünde olmamalıdır. Robotunuzun ön tanımlarını yaptıktan sonra
robotunuzun kaba şemasını, daha sonrada kısım kısım devre şemalarını çiziniz. Bu devrelerin yapımı için
lazım olan tüm parçaları bir kağıda yazıp bir pazar araştırması yapın. Bulunmayan veya pahalı parçalar için
alternatifleri araştırın. Bütçe limitlerinize ve teknik becerilerinize uygun robotun son şeklini tanımladıktan ve
tasarımını yaptıktan sonra nihai şemasını ve elektronik devrelerini tekrar çiziniz. Yapılacak iş ve zaman planını
belirleyiniz. Daha sonra da belirlenen iş ve zaman planına uygun satın alma, montaj, programlama ve
çalıştırma işlemlerini gerçekleştirerek robotunuzu tamamlayınız.
Robotunuzu yaparken önce gövde şasiyi imal edin. Motorları şasiye bağlayın, motorlara tekerleri veya
ayakları bağlayın. Elektronik aksamı bağlamadan ve lehimlemeden önce mutlaka deney board'u üzerinde
deneyin. Devrenin çalıştığından emin olun. Bu sizleri daha sonra çıkabilecek bir çok sorundan kurtaracaktır.
Kendi öz tasarımınızla robot yaparken yukarıda verilen web sitelerinden ve kitaplardan
faydalanabilirsiniz. Orta veya ileri seviyede elektronik ve robotik deneyimine sahipseniz aşağıdaki kitaplar da
sizlere yardımcı olacaktır.
-
The Robot Builder's Bonanza by Gordon McComb,
Programming Robot Controllers by Myke Predko,
Constructing Robot Bases by Gordon McComb,
Bulding Robot Drive Trains by Dennis Clark and Michael Owings,
Robot Mechanisms and Mechanical Devices Illustrated by Paul E. Sandin,
Robotics, Mechatronics and Artificial Intelligence by Newton C. Braga,
Çıkma, Devşirme Parçalardan Robot İmal Etmek:
Hayal görmemek lazım. Çıkma, devşirme parçalardan tam bir robot yapmak imkansız değilse de çok
zordur. Çıkma devşirme parçalardan robot yapmak isterseniz bile yeni alınması gereken parçalar gerekebilir.
Özellikle elektronik entegreler, aksamlar, sensörler, mikroişlemciler, mikrodenetleyiciler oyuncaklarda veya
köşedeki süpermarkette bulunmaz. Bunları ancak uzman çarşıları dolaşarak, araştırarak, bulabilir, satın
alabilirsiniz.
Değişik hurda malzemelerden aşağıdaki çıkma parçaları devşirebilirsiniz:
-
Düşürüp kırdığınız CD playerden, walkman'den motorlar, dişliler, yaylar, vida ve somunlar,
Elektronik oyuncaklardan motorlar, dişliler, tekerler,
Hurda çağrı cihazlarından çok küçük motorlar,
Cep telefonlarından, kızaklarından yine minik güçlü az akım alan motorlar,
CD okuyuculardan ve kızaklarından muhtelif motorlar, dişliler,
Yazıcılardan motorlar, dişliler, paletli tank imali için bantlar,
Bilgisayarların floppy disklerinden, hard disklerinden güçlü motorlar,
Bilgisayarların optik farelerinden IR sensörler, encoder'lar,
Laser yazıcı kartuşlarından plastik levhalar,
Bazı eski polaroid fotoğraf makinalarından ultrasonik sensörler,
Otomobil sileceklerinden 2 vitesli güçlü motor ve reduktör dişliler,
Bu liste, yaratıcı hayal gücünüze, gözlem gücünüze bağlı şekilde uzayıp gider... Size önerim eski
Cdromlar satın alıp patçalamanızdır. hem çok zevklidir ;) hemde içinden robotik için faydalı bir çok malzeme
çıkar. 2 dc motor 2 mıknatıs butonlar mercek ve bolca dişli bir cdromdan çıkabilen parçalardır.
Çıkma, devşirme parçalardan yapacağınız elektronik devreler ve aygıtlar kendi öz tasarımlarınızla robot
yapma yolunda önemli deneyimler kazandıracaktır.
Sorunlar:
Güç verildiğinde hemen çalışan, mükemmel işleyen robot çok nadirdir. Sorunlar, hatalar her zaman
beklenen olağan olaylardır. Sorunlar sizden ve/veya malzemeden kaynaklanmış olabilir.
Bu sorunlar mekanik olabilir, ters bağlantılar olabilir, lehimler yanlış veya yetersiz olabilir. Robot
gereğinden ağır olabilir. Tasarım hatalı olabilir.
Sorunlar elektronik olabilir. Devreler elektrik almıyor olabilir. Kablolama hatalı olabilir. Entegreler 5
volttan yüksek akım almış, hasarlanmış olabilir. Bazı bölümlerin, parçaların lehimi iyi yapılmamış olabilir,
transformatörler veya entegreler lehim anında fazla ısıdan yanmış olabilir.
Sorunlar mikroişlemcinin programlanmasında yazılan programın bir cümlesinin hatalı yazılmasından
kaynaklanmış olabilir.
Hata kaynakları bir çok nedenden olabilir. Ancak, bu sorunları çözerken yapılan çabalar, gayretler daha
mükemmel robotlar da yapmayı öğretir.
SONUÇ TABLOSU:
Hazır kitten
Hazır devreden
Kendi öz tasarımlarınızdan
Maliyet
Aynı
Aynı
Aynı
Zorluk
Az
Çok
Çok fazla
Çok
Çok
Çok fazla
Araç-gereç
Az
Çok
Çok
Tasarım
Az
Az
Çok
Yaratıcılık
Az
Çok
Çok fazla
Deneyim
Az
Çok
Çok fazla
Çok
Çok
Çok
Öğrenme
Keyif ve
memnuniyet
Robot yapmaya nasıl başlarsanız başlayın, hangi robotu yaparsanız yapın, zamanınızı çok eğlenceli ve
faydalı şekilde harcayacak, çok değerli deneyimler sonucunda robotik, elektronik ve programlama konusunda
sağlam bilgi temeline kavuşacaksınız.
Robot yapmak aşağıdaki konularda bilgi düzeyinizi geliştirir.
-
Güç kaynakları, bataryalar, güneş pilleri,
Motorlar, dişliler, reduktörler, hareket mekanizmaları, kontrol aygıtları ve şekilleri,
Temel elektronik ve mekanik,
Transistörler, kondansatörler, entegreler, sensörler
Mikroişlemciler, mikrodenetleyiciler, entegre devreler,
Yapay zeka, algoritmalar, programlama, makina dilleri
Bu da sizlere birçok alanda deneyim sağlayacaktır. Robotik birçok disiplinle (mekanik, elektrik,
elektronik, bilgisayar, yapay zeka) kesisen ve her gün gelişen bir teknolojidir. Robotlarla ilginiz, çevrede,
basında robotik ile ilgili haberleri ilgiyle algılamanıza, robotik teknolojisi ile ilgili gelişmeleri ilgiyle izlemenize
sebep olacaktır.
Robotlar ile yapacağınız oyun ve deneylerinizle hergün yeni bir şey ögrenirsiniz, yeni bir buluş
yaparsınız. Bu buluş daha önce başkaları tarafından icad edilmiş olsa bile, yine de buluştur. Sizlere yeni bir
buluş yapma keyfi ve hazzı verir.
Fırat DEDE
Istanbul, 22/02/2005
[roBBot.oRg]