ÇİZGİ İZLEYEN ROBOT

           

ÇİZGİ İZLEYEN ROBOT YAPIMI

Robot tasarımı ve yapımı ile ilgili sayfamızda robot tasarımını adım adım özetlemiştik. Bir çizgi izleyen robot yapmak için de o adımlara uyabilirsiniz. Robotun amacı Çizgi izleyen robotlar beyaz zemin üzerindeki siyah çizgiyi ya da siyah zemin üzerindeki beyaz çizgiyi takip etmek amacıyla tasarlanır. Öncelikle çizgi izleyen robotunuzu çalıştıracağınız zemin ve çizgi rengini belirleyin. Bu yazıda daha sık kullanıldıkları için siyah zemin üzerinde beyaz çizgiyi takip eden bir çizgi izleyen robot anlatılacaktır. Amaca uygun sensör belirlenmesi Çizgi izleyen robotlarda siyah ve beyaz rengi ayırt edebilmek için kullanılabilecek bir kaç farklı sensör vardır. Bunlardan ilki LDR yani ışığa duyarlı dirençlerdir. LDR ve led kullanarak yapılacak bir sensör devresi ile ışık zemine yansıtılır ve zeminden geri yansıyan ışığa göre LDR' nin değişen direnci kullanılarak siyah ve beyaz renk ayırt edilir. Ancak LDR' nin sensör olarak kullanılması için değişen direnç değerinin programda işlenmesi gerekir. LDR nin sensör olarak kullanımı gerek sensör devresinin hazırlanması gerekse kontrol açısından diğer sensör seçeneklerine göre daha teferruatlı olduğundan çok tercih edilmez. LDR den sonra bir diğer sensör seçeneği de QRD1114 yansımalı sensörlerdir. QRD1114 siyah bir hazne içerisine yerleştirilmiş bir infra-red yayıcı diyot ve bir adet NPN fototransistörden oluşur. Diyotun yaydığı ışık zemin üzerinde yansıyarak fototransistörü tetikler. Beyaz zeminde yansıyan ışık siyah zeminden daha fazla olacağından renklerin ayırımı sağlanır ve analog sinyal alınır. QRD1114 algılaması iyi ve kullanımı kolay bir sensördür. Ancak hem biraz pahalı olduğundan hem de her yerde kolaylıkla temin edilemediğinden CNY70 kontrast sensörleri QRD1114 sensörlere göre daha sık kullanılır. CNY70 sensörlerde de QRD1114 lerde olduğu gibi bir fotodiyot ve bir fototransistör bulunur. Siyah ve beyaz rengin ayırımı fotodiyotun yaydığı ışığın yüzeye çarparak fototransistörü tetiklemesi ile gerçekleştirilir. CNY70 kontrast sensörü beyaz renk algıladığında 5V seviyesinde siyah renk algıladığında ise 0 volt seviyesinde bir analog sinyal verir. Bu yazıda 3 adet CNY70 sensörün kullanıldığı bir çizgi izleyen robot alatılacaktır.

ÇİZGİ İZLEYEN ROBOT YAPIMI

Robot tasarımı ve yapımı ile ilgili sayfamızda robot tasarımını adım adım özetlemiştik. Bir çizgi izleyen robot yapmak için de o adımlara uyabilirsiniz. Robotun amacı Çizgi izleyen robotlar beyaz zemin üzerindeki siyah çizgiyi ya da siyah zemin üzerindeki beyaz çizgiyi takip etmek amacıyla tasarlanır. Öncelikle çizgi izleyen robotunuzu çalıştıracağınız zemin ve çizgi rengini belirleyin. Bu yazıda daha sık kullanıldıkları için siyah zemin üzerinde beyaz çizgiyi takip eden bir çizgi izleyen robot anlatılacaktır. Amaca uygun sensör belirlenmesi Çizgi izleyen robotlarda siyah ve beyaz rengi ayırt edebilmek için kullanılabilecek bir kaç farklı sensör vardır. Bunlardan ilki LDR yani ışığa duyarlı dirençlerdir. LDR ve led kullanarak yapılacak bir sensör devresi ile ışık zemine yansıtılır ve zeminden geri yansıyan ışığa göre LDR' nin değişen direnci kullanılarak siyah ve beyaz renk ayırt edilir. Ancak LDR' nin sensör olarak kullanılması için değişen direnç değerinin programda işlenmesi gerekir. LDR nin sensör olarak kullanımı gerek sensör devresinin hazırlanması gerekse kontrol açısından diğer sensör seçeneklerine göre daha teferruatlı olduğundan çok tercih edilmez. LDR den sonra bir diğer sensör seçeneği de QRD1114 yansımalı sensörlerdir. QRD1114 siyah bir hazne içerisine yerleştirilmiş bir infra-red yayıcı diyot ve bir adet NPN fototransistörden oluşur. Diyotun yaydığı ışık zemin üzerinde yansıyarak fototransistörü tetikler. Beyaz zeminde yansıyan ışık siyah zeminden daha fazla olacağından renklerin ayırımı sağlanır ve analog sinyal alınır. QRD1114 algılaması iyi ve kullanımı kolay bir sensördür. Ancak hem biraz pahalı olduğundan hem de her yerde kolaylıkla temin edilemediğinden CNY70 kontrast sensörleri QRD1114 sensörlere göre daha sık kullanılır. CNY70 sensörlerde de QRD1114 lerde olduğu gibi bir fotodiyot ve bir fototransistör bulunur. Siyah ve beyaz rengin ayırımı fotodiyotun yaydığı ışığın yüzeye çarparak fototransistörü tetiklemesi ile gerçekleştirilir. CNY70 kontrast sensörü beyaz renk algıladığında 5V seviyesinde siyah renk algıladığında ise 0 volt seviyesinde bir analog sinyal verir. Bu yazıda 3 adet CNY70 sensörün kullanıldığı bir çizgi izleyen robot alatılacaktır.

ÇİZGİ İZLEYEN ROBOT YAPIMI

Robot tasarımı ve yapımı ile ilgili sayfamızda robot tasarımını adım adım özetlemiştik. Bir çizgi izleyen robot yapmak için de o adımlara uyabilirsiniz.

ÇİZGİ İZLEYEN ROBOT YAPIMI

Robot tasarımı ve yapımı ile ilgili sayfamızda robot tasarımını adım adım özetlemiştik. Bir çizgi izleyen robot yapmak için de o adımlara uyabilirsiniz. Robotun amacı Çizgi izleyen robotlar beyaz zemin üzerindeki siyah çizgiyi ya da siyah zemin üzerindeki beyaz çizgiyi takip etmek amacıyla tasarlanır. Öncelikle çizgi izleyen robotunuzu çalıştıracağınız zemin ve çizgi rengini belirleyin. Bu yazıda daha sık kullanıldıkları için siyah zemin üzerinde beyaz çizgiyi takip eden bir çizgi izleyen robot anlatılacaktır. Amaca uygun sensör belirlenmesi Çizgi izleyen robotlarda siyah ve beyaz rengi ayırt edebilmek için kullanılabilecek bir kaç farklı sensör vardır. Bunlardan ilki LDR yani ışığa duyarlı dirençlerdir. LDR ve led kullanarak yapılacak bir sensör devresi ile ışık zemine yansıtılır ve zeminden geri yansıyan ışığa göre LDR' nin değişen direnci kullanılarak siyah ve beyaz renk ayırt edilir. Ancak LDR' nin sensör olarak kullanılması için değişen direnç değerinin programda işlenmesi gerekir. LDR nin sensör olarak kullanımı gerek sensör devresinin hazırlanması gerekse kontrol açısından diğer sensör seçeneklerine göre daha teferruatlı olduğundan çok tercih edilmez. LDR den sonra bir diğer sensör seçeneği de QRD1114 yansımalı sensörlerdir. QRD1114 siyah bir hazne içerisine yerleştirilmiş bir infra-red yayıcı diyot ve bir adet NPN fototransistörden oluşur. Diyotun yaydığı ışık zemin üzerinde yansıyarak fototransistörü tetikler. Beyaz zeminde yansıyan ışık siyah zeminden daha fazla olacağından renklerin ayırımı sağlanır ve analog sinyal alınır. QRD1114 algılaması iyi ve kullanımı kolay bir sensördür. Ancak hem biraz pahalı olduğundan hem de her yerde kolaylıkla temin edilemediğinden CNY70 kontrast sensörleri QRD1114 sensörlere göre daha sık kullanılır. CNY70 sensörlerde de QRD1114 lerde olduğu gibi bir fotodiyot ve bir fototransistör bulunur. Siyah ve beyaz rengin ayırımı fotodiyotun yaydığı ışığın yüzeye çarparak fototransistörü tetiklemesi ile gerçekleştirilir. CNY70 kontrast sensörü beyaz renk algıladığında 5V seviyesinde siyah renk algıladığında ise 0 volt seviyesinde bir analog sinyal verir. Bu yazıda 3 adet CNY70 sensörün kullanıldığı bir çizgi izleyen robot alatılacaktır. Algoritma düzenlemek Yandaki şekilde 3 sensörlü bir çizgi izleyen robotun pist üzerindeki durumları basitçe gösterilmektedir. Buna göre: A) Çizgi izleyen robotun en sol sensörü çizgi üzerindedir. Yani çizgi izleyen robot yolun sağ tarafındadır. Bu nedenle çizgi izleyen robotun piste doğru yönelmesi için sağ motorun ileriye doğru çalışması sol motorun ise bu esnada durması gerekmektedir. B) Çizgi izleyen robotun en sağ sensörü çizgi üzerindedir. Yani çizgi izleyen robot yolun sol tarafındadır. Bu nedenle çizgi izleyen robotun piste doğru yönelmesi için sol motorun ileriye doğru çalışması sağ motorun ise bu esnada durması gerekmektedir. C) Çizgi izleyen robotun orta sensörü çizgi üzerindedir. Yani çizgi izleyen robotun pist üzerindeki konumu doğrudur. İki motor da ileri doğru sürülmelidir. Robotun mekanik tasarımı Çizgi izleyen robotlar mekanik açıdan çeşitli uygulamalara müsait robotlardır. Sumo robotlardaki gibi sınırlar yoktur. Ama en çok kullanılan mekanik düzeneklerden biri arkadan iki adet dc redüktörlü motorla itişi sağlanan sistemdir. Bu tasarımda robotun ön orta kısmına yerleştirilecek bir sarhoş tekerlek ise dönüş kolaylığı sağlayacaktır. Robotun gövdesini tasarlarken dikkat edilmesi gereken en önemli nokta da robotta kullanılacak olan motorlara uygun bir gövde tasarlanmasıdır. Hem motorların yerleştirilmesi için gerekli vida ya da kravat delikleri belirlenmeli hem de motorların gücüne uygun ağırlıkta bir gövde tasarlanmalıdır. resmi büyüt Elektronik Devre Tasarımı Yanda çizgi izleyen robotunuzda kullanabileceğiniz bir devre şeması verilmiştir. Devre PIC16F84A mikrodenetleyicisi ile kontrol edilen 3 CNY70 kontrast sensörlü bir çizgi izleyen robot devresidir. Robotun programının yazılması ASM , C veya Pic Basic Pro gibi programlama dillerinden birinde çizgi izleyen robotunuzun programını yazabilirsiniz. Özellikle programcılığa yeni başlayanlar için Pic Basic Pro daha uygun bir dildir. Çünkü üst seviye bir dil olduğundan komutları ve döngüleri daha kolay kavranabilir. Programın akış diyagramı aşağıdadır. Parçaları birleştirmek ve robotu denemek Son aşamaya geldiğinizde öncelikle robotunuzun tekerleklerini ve motorlarını gövdenin üzerine yerleştirip sabitleyin. Daha sonra sensörlerinizin ve ana devrenizin konumlandırmasını yapın ve sensörler ile motorların ana devreye bağlantılarını yapın. Robotunuzun voltaj beslemesi için alkaline kalem pil kullanmanız en uygunudur. Herşeyi monte ettikten sonra siyah çadır bezinden oluşan zeminin üzerine beyaz elektrik bandı ile çizgi izleyen robotunuzu denemek istediğiniz pisti çizin ve robotunuzu deneyin. Eğer robotunuz pisti düzgün takip etmiyor ise hatanın kaynağını tespit etmek  robot tasarımı ve yapımı kısmında belirtilen noktaları  kontrol edin. * Bu makale Robotiksistem tarafından hazırlanmıştır. Robotiksistem.com kaynak gösterilmek kaydıyla

PIC16F84 ile Siyah Çizgi Takip Eden Robot

PIC Kontrollü İz Süren Robot Projede kullanılan bütün devreler ve mekanik, sistem kendi tasarımımızdır. Malzemeler, birkaç CDROM motoru, teyp kasnakları, PIC mikro denetleyici ve ara uyum devrelerinden oluşmaktadır. Maddi olarak zor imkanlarla bu denli güzel bir çalışmayı gerçekleştirmek kolay olmadı.Hızla gelişen günümüz teknolojisi ile bir çok alanda insan gücüne ihtiyaç azalmıştır. İnsanların yapacakları işleri akıllı cihazlar yapmaya başlamıştır. Bu cihazlar üretimde maliyeti azaltmakla birlikte kalite kontrolünde ve üretimin bir çok aşamasında kullanılır hale gelmiştir. Robotlar sanayinin tüm alanlarına ve hatta günlük yaşantımıza girmiş olup düşünen cihazlara olan ihtiyaç her zaman artmaktadır. Bu robot beyaz platform üzerindeki siyah çizgiyi takip etmektedir. Amacımız üniversitemizde robot sistemlerinin kullanımını başlatmak ve ileride yapılması planlanan diğer robotlarla ilgili fikir oluşturmak, tasarımlarını kolaylaştırmaktır.
Robotlar bir yerden başka bir yere belli bir yolu izleyerek gitmek için ortamdan ayırdedilebilir işaretlere ve bu işaretleri algılayan algılayıcılara ihtiyaç duyarlar.Bu işaretleme için renk farkı (optik), mıknatıslanma (manyetik) ve iletkenlik (elektriksel) kullanılabilir.Robotun renk farkı tekniğini kullanarak bir yerden başka bir yere gidebilmesi için en basit ve pratik olan yol beyaz bir zemin üzerine siyah bir bant çekip renk farkı oluşturmaktır. Siyah bir zemin üzerine beyaz bir bant çekilerek de bu işaretleme tekniği uygulanabilir.Robotun bu renk farkını algılayabilmesi için CNY70 algılayıcısı kullanılabilir.
Çizgi izlemek için, değişik sayıda CNY70 kullanılabilir. Çizgi, en az 2 algılayıcıyla izlenebilir ancak algılayıcı sayısı artırılarak daha etkili bir izleme sağlanabilir.Aşağıdaki örnek çizgiyi izlemek için üç CNY70 kullanan bir robot içindir.
Çizgi olarak klasik siyah elektrik bandı kullanılmış; tam ortadan maket bıçağı ile kesilerek 7mm olarak zemine yapıştırılmıştır.

Çalışma Adımları:
1) Robotun çalışma prensibi, çizgiyi ortadaki algılayıcıda tutarak ilerlemesine dayanmaktadır.Robot kısa aralıklarla algılayıcının durumunu kontrol ederek çizgiye göre konumunu belirler.
2) Robot ilerlerken, çizgi robotun sağ tarafına gelirse, 3 nolu algılayıcı çizgiyi görecektir.Böylece robot çizginin sol tarafında olduğunu anlayacak ve programı içinde belirtilen sağa dönüş komutunu uygulayacaktır.
3) Dönme işlemi, ortadaki algılayıcının çizgiyi tekrar görmesine kadar devam eder. Bu algılayıcı çizgiyi gördüğünde, robot tekrar düz hareket etmeye başlar.
4) Eğer, çizgi robotun sol tarafına gelirse, aynı işlemler bu taraf için tekrarlanır ve böylelikle çizgi izleme işlemi yerine getirilir.

Anlatımı kolaylaştırmak ve sistemli bir sunuş bakımından robot tasarımını başlıklar halinde sıralayacağım. Robot, algılama sistemi, karşılaştırma, kontrol ve hareket sistemi katlarından oluşur. Bu katlar bloklar halinde çizecek olursak aşağıdaki şekil ortaya çıkar.bloklar halinde çizecek olursak aşağıdaki şekil ortaya çıkar.

Öncelikle bu kısımda robotun beyaz platform üzerindeki siyah çizgiyi anlayabilmesi gerekiyordu. Bu da CNY70 yansımalı renk sensörlerini kullanmak sureti ile mümkündür. Sensörün çalışma prensibi kısaca şöyledir. İçerisinde prensip olarak bir Infrared diyot ve foto transistor bulunmaktadır. Aşağıda şekilde de gözlendiği gibi Infrared diyot gözle görülmeyen ışınları yansıtıcı yüzeye gönderir. Yansıtıcı yüzey yani platformun rengine göre ışığı soğurma mantığıyla siyah rengin tamamını emer, beyazı yansıtır. Platformdan yansıyan yada yansımayan ışığı foto transistor beyz akımı olarak kabul ederek kolektör ile emitter arasında değişen akımı oluşturmaktadır.

Algılama sisteminden elde ettiğimiz beyaz ve siyah renkler arasındaki gerilim farkını bir şekilde PIC mikro denetleyicinin anlayacağı lojik ifadelere dökmek gerekir.
Karşılaştırıcı sonucunda elde edeceğimiz lojik 1 siyahı, lojik 0 beyazı temsil edecektir. İşte tüm bu işlemleri yaptırabilmek amacıyla aşağıdaki devreyi Op-Amp LM741 entegresi kullanarak gerçekleştirildi.



Karar verme sistemi:
Karar verme sisteminde kullanılan PIC 16F84 hakkında kısa bir bilgi vermeyi gerekli görüyorum. PIC, adını İngilizce’deki “Peripheral Interface Controller” cümlesindeki kelimelerin baş harflerinden almış olan bir mikro denetleyicidir. Eğer bu cümleyi Türkçe’ye çevirirsek, “çevresel üniteleri denetleyici arabirim” gibi bir anlam çıkacaktır.
PIC gerçekten de çevresel üniteler adı verilen lamba, motor, röle, ısı ve ışık sensörü gibi I/O elemanların denetimini çok hızlı olarak yapabilecek şekilde dizayn edilmiş bir chiptir. Avantajları arasında programlama donanımının çok ucuz ve kullanışlı olması ve hatta çoğu meraklı elektronik kullanıcı tarafından kullanılarak projeler üretilebilmesini sıralayabiliriz.

PIC mikro denetleyiciye yukarıdaki gibi yerleştirilen sensörlerin aldığı durumlar yukarıdaki şekilde görülmektedir. Bu durumlar sonucunda belli bir algoritma geliştirerek assembly komutlar kullanarak PIC mikro denetleyiciye yüklendi.

Yukarıda açık şeması verilen devre izci robotun karar verme katının donanım kısmını oluşturmaktadır. Girişleri karşılaştırma katından gelen pinler çıkışı ise iki motor ve bir de alarm LED’idir.
Hareket Sistemi:
Robotunun 3 adet tekeri vardır. Bunlardan birisi çok yönlü olup, diğer ikisi motorlara bağlanmıştır. Motor olarak, piyasada rahatlıkça bulunabilecek oyuncak motoru kullanılabilir. Motorlar birlikte hareket ederken robotun ileri geri hareketini, kilitlemeli tank sistemi kullanılarak sağa ve sola dönüşleri sağlar. Motorlardan birisi dururken diğerinin hareketi ile dönme hareketi gerçekleşmiş olur.

Kullanılan Malzeme ve Elektronik Elemanlar :
Entegreler:
IC1 = PIC 16F84A
IC2 = LM 324
IC3 = L7805
Transistörler :
T1 , T2 = BD139
FT1 , FT2 , FT3 = BP103-5 (Fototransistör)
Dirençler :
R1 , R4 , R9 , R10 , R11 = 10 K ohm
R12 , R13 , R14 = 270 ohm
R2 , R3 , R6 , R7 , R8 = 470 ohm
R5 = 100 ohm
P1 = 20 K ohm Trimpot
Kondansatörler :
C1 , C2 , C3 , C4 = 100 nF

Diyotlar :
IR 1 , IR 2 , IR 3 = Infared LED Diyot
LED 1 , LED 2 , LED 3 , LED 4 = LED Diyot
Diğer :
2 x Cd-rom sürücü motoru
Teker , Teyp lastiği , vb…
1 x pic için reset butonu
Entegre soketi vb..

Çizgi izleyen robot devre şeması

HaZıRlAyAn:NeSiBe KaRaKaŞ

O GÜZEL YORUMLARINIZI MUTLAKA BEKLİYORUM