Bir robot kolunun tasarımı, gerçeklenmesi, kontrolü ve modellenmesi

Abstract

ÖZET Bu çalışmada bir robot kolunun nasıl tasarlandığı, gerçeklendiği, kontrol edildiği ve modellendiği anlatılacaktır. Çalışma, mekanik, elektronik ve bilgisayar bilimleri olmak üzere üç anabilim dalını içine almaktadır. İlk önce iki serbestlik dereceli bir robot kolu gerçekleştirilmiş, daha sonra kolun eklemlerindeki motorları en hızlı sürecek şekilde sürücü devreleri tasarlanmıştır. Eklemlerin en kısa zamanda istenen açıda konumlandırılabilmesi için kapalı çevrim içinde motorları süren sürücü devrelerin yüksek kazancı, eklemlerin hızını artırması yanında, istenilen açı civarında salınımlı sönüm davranışı göstermesine neden olmuştur. Eklemlerin kazanç ve faz eğrileri çıkartılmıştır. Daha sonra kapalı çevrimin girişine birim basamak işareti uygulanarak kolun hem yükte hem de yüksüz olarak modeli çıkartılmıştır. Kolun bir kullanıcı tarafından kontrol edilebilmesi için bir yazılım geliştirilmiştir. Kol hem yükselme hareketi hem de eklem interpolasyon hareketi yapabilmektedir. Ayrıca on-line kontrol edilebilmektedir. Kolun yaptığı her hareket gerçek zamanlı olarak ekranda izlenebilmektedir. Anahtar Kelimeler: Robotbilim, Mekatronik, Kontrol Sistemleri. VI

SUMMARY Design, Implement, Control and Modeling of A Robot Arm This thesis presents how to design, implement, control and model a robot arm. The study contains three science branchs as mechanics, electronics and computer sciences. First a robot arm with two degrees of freedom was implemented mechanically, then the driver circuits driving fastest the motors at the joints of the arm were designed. To position the joints at the desired locations in the shortest time, the high gain of driver circuits criving the motors in the close loop caused to show the overshoot behaviour about the desired angle beside increasing the velocities of the joints. The gain and phase curves of the joints were derived. Then, by applying step functions to the input of close loop system, the transfer functions were derived from the step responses in both loaded and noloaded. A software was developed to control the arm by a user. The arm can make both slew motion and joint-interpolated motion. Additionally, the arm can be controlled on-line. All the movements of the arm are seen on the screen in the real time. Keywords: Robotics, Mechatronics, Control Systems. VH