3 EKSENLİ ROBOT KOLU TASARIMI VE PROTOTİPİ ÖZET Bu çalışmada eğitim amaçlı 3 eksenli robot kolu tasarımı ve prototipi yapılmıştır. İki parmak tutucu ile bardak taşıma programı yazılmıştır. Gövde 360° dönebilmek, 2 kol aşağı yukarı salınım hareketi yapabilmektedir. Elektronik donanım ünitesi olarak REO HG05 ara yüz kartı ile CEO5045 JK1545 sürücü devreleri ile kontrol sağlanmıştır. Ara yüz programı olarak Mash3 kullanılmıştır. İstenilen parametreler de sistemin çalışabilmesi için testler yapılarak ve çalışma hızları ve dönme açıları tayin edilmiştir. Bu çalışma Tubitak 2209 öğrenci projesi kapsamında desteklenmiştir. Anahtar Kelimeler: Robot Kolu
1.GİRİŞ Teknolojinin her gün yenilenen , değişen ve yeni ürünlerin çıkması ile hayatımızın büyük bir alanında kolaylıklar sağladığını görmekteyiz.teknolojinin yenilen yüzü ile robot tasarımlarına olan ilginin fazlalaştığı görülmektedir. Günümüzde robotlar laboratuar uygulamalarından uzay çalışmalarına, endüstriden hizmet sektörüne kadar pek çok alanda kullanılmaktadır.endüstri sektöründe kullanılmak için tasarlanmış, kaynak yapma, cisim tutma, döküm, yükleme, kalite kontrol ve boyama işlemlerini yapan birçok robot bulunmaktadır[1]. Robot kolunun yapacağı göreve bağlı olarak eklem sayısını yeterli sayıda olması istenir. Örneğin tutma görevi yapacak bir robot kolunun yeterli sayıda olması istenir ve tutma görevi yapacak bir robot kolunun uç noktasında el yapısına benzer bir mekanizmaya ve bu mekanizmanın hareketini destekleyecek ilave eklemlere gereksinim duyulur [2]. Eğitim amaçlı olarak yapılan bu sitemde hafifliği sertliği ve dayanımı göz önünde bulundurularak cam elyafı-polyesterden kompozit gövde oluşturulmuştur [3] [4].
2.Malzeme-Metot:
Sistemin hafif ve dayanıklı olabilmesi için gövde fiberglastan yapılmıştır. İlk adım olarak sistem ve tüm parçaların Solidworks ile modellenmiş, ölçülerine uygun olarak köpük modeli çıkartılmıştır.(Şekil.2a ve 2b) Üzerine alçı çekilerek polyester ile köpük arasında katman oluşturulması ile fiberglas yapımı için hazırlanmıştır.
Şekil.2a
Şekil.2b
Fiberglas yapımı gerçekleştirilen tün parçalar işlevlerine ve özelliklerine göre kesimi yapılmıştır. (Şekil.2c)Yüzeylerde istenilen kalitenin elde edilebilmesi için zımparalanmıştır.(Şekil.2d)
Şekil.2c
Şekil.2d
Eğitim amaçlı olarak yapılan bu sitemde hafifliği sertliği ve dayanımı göz önünde bulundurularak kompozit gövde oluşturulmuştur. Kompozitlerin genelde sahip oldukları yüksek spesifik mukavemet,hafiflik, kimyasal ortamlara dayanım, dizayn esnekliği v.b. özelliklerden dolayı metal gibi geleneksel malzemelere karşı önemli üstünlükler sunarlar.[4] Sistem de hareket iletimi 1/4 oranında triger kayış- kasnağı ile sağlanmıştır.
Tüm hareket sisteminde aynı sistem kullanılmış ve miller iki taraftan yataklanmıştır
Şekil.2e
Şekil.2f
Sistemin el kısmı hazır olarak alınmıştır [5]. Sistemin elektronik aksamları olarak 1 adet REO HG05 özellikli 5 eksen arayüz kartı kullanılmıştır. 3 adet sürücü kartı ile her eksenin ayrı olarak kontrolü ve güç ayarı yapılmıştır.Sistemde 3 adet motor kullanılmıştır. Motorların modeli: 23CE022A Akımı:3.0 Amper Torku:2.2Nm Açısı:1.8 Kablo çıkışı :8, el için kullanılan motor modeli: STPQ12A 15deg. Torku:0.5Nm’dir. 24V değerinde güç kaynağı kullanılarak sistemin elektronik aksamı çalışır konuma getirilmiştir [6].
Şekil.2g Kontrol yazılımı olarak Mach3 programı kullanılmıştır. Bu program yüklenen kodlara göre makineye yon vermektedir. Mach3 programı paralel porta cıkış verebilen 6 eksene kadar CNC’lerin kontrol edilmesine imkan tanıyan, dxf ve
image importuna sahip her turlu CNC kodlarını tanıyabilen bir CNC kontrol programıdır[7].
3.BULGULAR VE TARTIŞMA
Sistemin modelleme ve tasarım aşamasında kabul edilen boyutlar ile alınan malzemelerin montaj aşamasında farklılığından dolayı millerin boyutu tasarıma uymadığı için millerin boyları değiştirildi. Deneme esnasında motorların güçsüz kalması nedeniyle başlangıçta 0,5Nm seçilen motorların değişimine gidilerek torku 2.2 Nm olarak sisteme montaj yapıldı. Deneyler esnasında elin hareketi üzerine hataların ve kodların net çıkarılması için testler yapıldı. Parmağın bardağı tutması için kodlar testler sonucu yazıldı. Mach3 CNC programı ile robot kolun hareketi sağlanmıştır.
5.SONUÇ Bu çalışmada eğitim amaçlı 3 eksenli robot kolu tasarımı yapılmıştır. Endüstriyel alanda geniş alana sahip olan robot kolların eğitim amacı güdülerek imal edilmesi ve testler sonucu başarıya ulaşması sağlanmıştır. CNC mantığında robot kontrolü için örnek bir çalışma olmuştur.
6.TEŞEKKÜR Şasi yapımında lazer parça kesimi ve yatakların temini için bize yardımlarını esirgemeyen Hisarlar Makine San.Ltd. Şti Arge Sorumlusu Murat CANKURT’a teşekkürü borç biliriz.
7.KAYNAKLAR
[1] Yılmaz,M., “Step motor ile iki eksenli robot kol tasarımı”, YL Tezi,Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen İlimleri Enstitüsü,Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Van(2007). [2] Durmuş, B., “Altı Eklemli Robot Kolunun Genetik Algoritma Ve Eleman Ağ Uyarılmalı Genelleştirilmiş Öngörülü Kontrolü” , DR Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik Elektronik Mühendisliği, Sakarya (2008). [3] Ljungberg, L., Edwards , K., “Design, Materials And Marketing Of Successful Products” Materials And Design 24 519-529 2003. [4] Tanoğlu, M., Toğuloğlu, M., “ Kompozit Malzemeler Ve Jeotermal Uygulamaları” , Jeotermal Enerji Semineri ,2006. [5] www.robotistan.com [6] www.otomasyoncu.net [7] Art Soft Using Mach III Mil, (19.12.2012), http://www.machsupport.com/docs/Mach3Mill_6.11.pdf