Mikrodenetleyici Tabanlı, Otomatik Kontrollü Çöp Kamyonu Tasarımı

Transkript

1 Mikrodenetleyici Tabanlı, Otomatik Kontrollü Çöp Kamyonu Tasarımı Elif Tunç*, Suat Demir, Serap Altay Arpali Çankaya Üniversitesi, Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bölümü, Öğretmenler Cad. No:14 Yüzüncüyıl Balgat Ankara, Türkiye Bu makalede, günümüzde yayg n olarak kullan lan çöp toplay c kamyonlar incelenmi, kullan lan insan gücünü en aza indirmeyi amaçlayan bir sistem tasarlanm t r. Bu kamyon yard m ile tek ki i ile çöp toplama i lemi yap labilmektedir. Otomatik kullan m sayesinde, kullan c s f r hata ile çöp kamyonunu çöpü almas gereken yere tam olarak park edebilmektedir. Bu i lemden sonra çöp hiçbir insan gücü gerektirmeden otomatik olarak kamyona al nmaktad r. Bu sayede insan gücünden ve maddi kaynaklardan tasarruf edilebilecek ve kullan mda olan cöp toplay c kamyonlarla ya anan kazalar n da önüne geçilebilecektir. Tasar mda PIC16F84A mikrodenetleyicisi kullan lm t r. Tasar m Proteus simülasyon program kullan larak simüle edilmi tir. Anahtar Kelimeler: Mikrodenetleyiciler, Proteus. 1. Giriş Robot yap m nda, robotun amac na göre pek çok araca ihtiyaç duyulur. Bir robot az veya çok d dünyadan bir alg lama yapabilmelidir. Daha sonra bu bilgileri otonom olarak yorumlamal, alg ya ne gibi tepkide bulunaca na karar vermelidir. Son olarak da robot verdi i karar uygulamaya koyabilmelidir. Özetlersek robot üç ana k s mdan olu ur. Buna göre bir robotta; çevre hakk nda gerçek zamanl bilgi edinmek için kullan lan sensörler, karar vermeyi sa layan mikroi lemci, verilen kararlar n uygulanmas n sa layan eyleyiciler ve hareket sistemleri bulunur. Robotun ihtiyaç duydu u alg lamalar sensörler sayesinde gerçekle ir. Alg lama türüne göre kullan labilecek pek çok sensör çe idi vard r. Bu sensörlerin alg lamalar s, k, ekil, dokunma gibi olabilir. Mikroi lemcileri robotun beyni olarak da tan mlayabiliriz. Ald bilgilere göre robotu yönlendirir. Robotun karar mekanizmas d r. Yine robotun amac na, kapasitesine göre kullan labilecek pek çok mikroi lemci çe idi vard r [1-3]. Hareket sistemleri denilince akla gelen ilk ey motordur. Robotun yapmas gereken hareketleri motorlar farkl ekillerde kullanarak gerçekle tirmesini sa lar z. Ba l ca üç motor çe idi vard r; step motorlar, servo motorlar ve DC motorlar [4-5]. Step motorlar ad m ad m hareket ederler. Ad mlar, seçilen step motora göre farkl aç larla gerçekle tirilir. Yüksek güce sahip de illerdir daha çok küçük ve h z gerektiren yerlerde tercih edilirler. Servo motorlar da aç larla hareket ederler, istenilen aç yla döndürülebilirler. Genel olarak güç gerektiren makinelerde, i makinelerinde kullan l rlar. Kullan m en kolay olan motorlar ise DC motorlard r. DC motorlar n ileri ve geri hareketleri vard r. Farkl güçlerde DC motorlar vard r. Birçok yerde kullan l rlar. Robotlar geçmi ten günümüze ilerleme sa lay p hayat m z n her alan nda bulunmaya ba lam lard r. Robot yap m ve geli tirilmesi alan nda birçok çal malar yap lmaktad r [6]. Yap lan çal malar n en yayg n örnekleri; izci robotlar, tfaiyeci robotlar, Örümcek robotlar ve sumo robotlar d r. zci robotlar üzerlerindeki sensörler sayesinde çizgi takip i lemi yapmaktad r. Beyaz zemin üzerinde siyah çizgi veya siyah zemin üzerinde beyaz çizgi takip edebilmektedir. tfaiyeci robotlar üzerlerindeki s cakl k sensörleri sayesinde s n n geldi i yere hareket ederek üzerine yerle tirilmi olan bir su deposuyla ve buna ba l olan bir mekanizma ile s n n kayna na su pompalar. Örümcek robotlar, düz zeminlerde de ilde çe itli arazi artlar nda engelleri a mak ve her türlü engebeli yollarda hareket etmek için tasarlanm robotlard r. Bu i levleri üzerlerine yerle tirilen uzakl k sensörü ile engelleri görüp örümcek gibi tasarlanm olan yürüyen aksam ile gerçekle tirirler. Sumo robotlar n amac ise kurulan daire eklindeki bir platformda ayn kategorideki robotlar n birbirlerini platformun d na itmek ve d ar itmeyi ba aran robotun kazanmas d r. Bunlar içinde çe itli sensörler kullan lmaktad r. 32

2 Bu çal mada, Otomatik kontrollü çöp kamyonu tasar m yap lm t r. Yapt m z tasar m, yukar da birkaç örne i verilen robot çe itlerinin pek çok özelli ini ve daha fazlas n üzerinde toplamaktad r. Henüz böyle bir çal ma Türkiye de mevcut de ildir. Otomatik kontrollü çöp kamyonu tasar m için PIC16F84A mikrodenetleyicisi kullan lm, tasar m Proteus simülasyon program kullan larak simüle edilmi tir. Otomatik kullan m sayesinde, kullan c s f r hata ile çöp kamyonunu çöpü almas gereken yere tam olarak park edebilmekte, daha sonra çöp hiçbir insan gücü gerektirmeden otomatik olarak kamyona al nmaktad r. 2. Geliştirilen Tasarım Bu çal mada, çöp toplama kamyonunu temsilen bir robot tasar m yap lm t r. Tasar mda mikrodenetleyici olarak PIC16F84A ve yaz l m için assembler kullan lm t r [7]. Geli tirilen robot iki ana k s mdan olu maktad r. lk k s m robotun yola paralel olarak çizilen çizgiyi takip etmesini ve yola dik olarak çizilmi bir çizgiye paralel olarak park etmesini sa lamaktad r. Bu çizgiler çöp konteynerinin yerlerini belirlemek için kullan lmaktad r. Robot bu çizgiye paralel olarak park etti inde çöp konteynerini bo altmak için uygun konumu alm olacakt r. Çöp konteynerinin yeri sabitlenmi tir dolay s yla çöp konteyneri ile çizgi aras ndaki ili ki de sabittir. Robot paralel çizgiyi takip etmek için ve dik çizgiye paralel olarak park edebilmek için sensörlerden faydalan r. Bu i lem için toplam be adet siyah ve beyaz ay rt edebilen sensör (CNY70) kullan lm t r. Bu sensörler siyah zemin üzerinde beyaz çizgiyi veya beyaz (veya gri) zemin üzerinde siyah çizgiyi takip edebilmek için iki farkl ekilde kullan labilir. Bir çizgiyi takip edebilmek için üç adet sensör kullan lmaktad r. Çizgi kal nl na uygun olarak belli mesafelerle yan yana konumlanan sensörler, çizginin sa, sol ve orta k sm n kontrol ederek robotun dönü yönünü bulmas n sa lamaktad r. Robot bu karar u ekilde vermektedir; sürekli yap lan kontrolde, e er ortadaki sensör çizgiyi görüyorsa robot yoluna düz olarak devam edecek, e er yaln zca sa sensör çizgiyi görüyorsa robot sa a dönecek ve son olarak da e er yaln zca sol sensör çizgiyi görüyorsa robot sola dönecektir. Çizgi takibi için robotun ön-orta k sm na monte edilmi bu üç sensör d ndaki iki sensör ise robotun ön-sa ve ön-sol k sm na monte edilmi tir. Bu sensörler ise dik çizgiye paralel olarak park edebilmeyi sa lamaktad r. Paralel çizgiyi takip s ras nda e er bu iki sensörden bir tanesi çizgiyi görmü se di eri de bu çizgiyi görene kadar yani robot dik çizgiye paralel olana kadar çizginin görüldü ü tarafa do ru dönerek do ru bir ekilde park etme i lemi gerçekle tirilir. Örnek olarak, e er soldaki sensör ilk olarak çizgiyi görmü se robot sola do ru dönerek sa sensöründe çizgiyi görmesini sa lar ve park etme i lemi gerçekle tirilir. Robot çizgi takibi s ras nda ayn zamanda yolu kontrol eder ve e er bir engelle kar la rsa durur, engel kaybolana kadar bekler ve yola devam eder. Bu i lem için ise yine sensörlerden yararlan l r. Robotun ön k sm na uygun aç larla yerle tirilmi iki uzakl kölçer sensörle (SHARP) robotun ön, sa ve sol k s mlar 10 cm uzakl klarla kontrol edilir. lemler gerçekle tirildikten sonra robot, kolunu kullanarak konteyeri bo altmak için gerekli süre kadar burada bekler ve yoluna devam eder. Robotun sensörlerden ald bilgilerle gerçekle tirdi i i lemler Şekil- 1 de görülebilir. Burada ön-orta k s mdaki sensörler s ras ile sol-orta-sa 1-2-3, ön-yan lardaki sensörler solsa left-right olarak ve sa a dönü ler right, sola dönü ler left, durma i lemi stop olarak gösterilmi tir. 33

3 Şekil-1: Sensör bilgilerine göre dönüşler ve duruş kinci k s m robot kolundan olu maktad r. Bu k sm n amac otomatik olarak konteyneri bulmak, konteyneri al p haznenin üzerine ta mak, bo altmak ve tekrar yerine koymakt r. Bu i lemleri yapmaya ba lamas için robot önce park etmi olmal d r. Park ettikten sonra robot kolu ileriye do ru hakeret etmeye ba layacak ve hareketi süresince kol ucunda bulunan sensörlerle konteyneri bulup bulamad n kontrol edecektir. Konteyneri buldu unda ilerlemeyi durduracak, kolunu a a ya do ru indirip koneyneri alacak ve yukar ya kald racakt r. Bu i lemden sonra konteynerle birlikte geriye do ru gelecek ve ilk konumuna ula acakt r. Burada konteyner bo alt ld ktan sonra konteyneri yerine geri götürerek b rakacakt r ve ilk konumunu al cakt r. Böylece i lem tamamlanm olacakt r. Şekil-2 robot kolunun ileri-geri ve a a -yukar hareket eden k s mlar n göstermektedir. Şekil-2: Robot kolu ve hareketli kısımları lk k s mda robotun ileriye, sa a ve sola dönü hareketlerini sa lamak için iki adet DC motor kullan lm t r. Düz gitmek için sa ve solda bulunan bu motorlar n ikiside ileriye sürülürler. Sa a dönü için sa daki motor durur ve soldaki motor ileriye sürülmeye devam eder. Sola dönü için ise soldaki motor durur ve sa daki motor ileriye sürülmeye devam eder. Bu motorlar n çal malar Şekil-3 de gösterilmi tir. 34

4 Şekil-3: Motorların çalışması kinci k s mda, yani kolda hareketleri gerçekle tirmek için üç adet DC motor yer almaktad r. Bunlardan ilki kolun ileriye ve geriye gitmesini, ikincisi a a ya ve yukar ya gitmesini sa lamaktad r. DC motorlar ileriye gitmek için ileriye, geriye gitmek için geriye sürülmektedirler. Üçüncü motor ise tutmay gerçekle tirmektedir. Ayn ekilde, DC motorlar tutma i lemi için ileriye, b rakma i lemi için geriye sürülmektedirler. Şekil-4 koldaki motorlar n hareketi sa lamak için bulundu u yerleri göstermektedir. Şekil-4: Robot kolundaki motorlar lemlerini tamamlayan robot çizgiyi takip ederek ilerler ve ayn i lemleri gerçekle tirmeye devam eder. PIC16F84 ile yap lan program n algoritmas Şekil-5 de görülmektedir. Şekil-5: Program algoritması 35

5 3. Sonuç: Bu çal malarla kullan m oldukça kolay ve ihtiyaca göre farkl amaçlarla da kullan labilecek bir robot tasarlanm t r. Robot birkaç farkl robot çe idinin yapt i lemleri üzerinde toplamaktad r. Fakat ilk amaç olarak günümüzde yayg n olarak kullan lan çöp toplay c kamyonlar incelenmi ve kullan lan insan gücünü en aza indirmeyi amaçlayan bir sistem tasarlanm t r. Bu tasar m bir çöp toplama kamyonunu temsilen dü ünülmü bir robot tasar m d r; yap lan tasar m bir çöp toplama kamyonu için de gerçekle tirilebilir. Bu kamyon yard m ile tek ki i ile çöp toplama i lemi yap labilmektedir. Otomatik kullan m kullan c ya hatas z olarak çöp kamyonunu çöpü almas gereken yere tam olarak park edebilme olana n sa lamaktad r. Park i leminden sonra ise çöp hiçbir insan gücü gerektirmeden otomatik olarak kamyona al nmaktad r. Bu sayede insan gücünden ve maddi kaynaklardan tasarruf edilmesi amaçlanm t r. Ayr ca kullan mda olan çöp toplay c kamyonlarla ya anan kazalar n da önüne geçilebilecektir. 4. Kaynakça: [1] Brey, B. B., The Intel Microprocessors, Pearson, New Jersey, [2] Peatman, J. B., Embedded Design with the PIC18F452 Microcontroller, Pearson, USA, [3] Mazidi, M. A., Mck nlay, R. D. and Causey, D., PIC Microcontroller and Embedded Systems, Pearson, New Jersey, [4] [5] Cook, D., Intermediate Robot Building, Apress, USA, [6] [7] Alt nba ak, O., PIC Programlama, Alta, stanbul, Türkiye,