Salvo
Kayıtlı Üye
Robot Sistemlerin Kontrolü ve Oluşan Konum Hatalarının Analizi
Robot sistemlerde, görevin yerine getirilmesi için final aşaması, robotun kontrolü ve programlanmasıdır. Kontrol ve programlama teknikleri, robot sistemin yapacağı İşin karmaşıklığına göre seçilir. Robot sistem sürücülerinin kumandasından ve mekanik alt sistemlerin sürtünmesinden oluşan aşınmalardan doğabilecek konum hatalarının kabul edilebilir hata sınırları içerisinde tutulması için, elektronik ya da elektro-mekanik denetimci (controller) devreler kullanılması gerekir.
1. Giriş
Robot sistemlerin çok geniş kullanım alanları olduğundan dolayı tanımlanmalarında bazı ufak ayrıntılar önem kazanmıştır. Robot sistemlerin en yaygın kullanım alanlarından biri de endüstri sahalarıdır. İngiliz Robot Birliği (BRA) ve Japon Endüstriyel Robot Birliği (JIRA) gibi ulusal robotik birliklerinin yayınladığı resmi robot tanımları, çoğunlukla endüstriyel robotların tanımıdır. Robot sistemlerin endüstri alanlarında kullanılmalarıyla ilgili olarak robot tanımı, Amerikan Robot Enstitüsü (RIA) tarafından şu şekilde yapılmıştır. "Robot, çeşitli görevleri yapmak maksadıyla değişik şekillerde programlanmış hareketlerle; nesnelerin, gereçlerin, gereçlerin ya da özel düzeneklerin taşınması için tasarlanmış çok işlevli bir manipülatördür." [1]
Robot sistemler, uygun şekilde bir araya getirilen mekanik ve elektronik alt sistemlerin amaca uygun olarak kumanda edilmesi İle çalışır. Bir robot sistemin tasarımında, istenilen hareketlerin kusursuz biçimde elde edilmesi için, kontrol ünitelerinin ve programlama şekillerinin doğru seçilmeleri gerekir. Kontrol birimindeki özel bir kabin içerisine yerleştirilen bilgisayar sayesinde, kontrol bağlantıları yapılan bütün alt sistemlerin yönetimi yapılabilir.
Robot sistemlerin kontrollerindeki en karmaşık yapı, siborg (cyborg) adı verilen bir bölümü makine diğer bölümü biyolojik yapıdan oluşan sistemlerdir. Bu gibi sistemler günümüzde, yapay kalça eklemlerinde ya da kalp kapakçıklarında kullanılmaktadır. Robotik kontrol sistemlerinin, insanların sağlıklarım düzeltmek amacıyla, tıp alanında kullanılmasına tam olarak siborg (cyborg) demek mümkün değildir. Siborg; sibernetik ve organizmanın bir karışımıdır. Sibernetik, mühendislik ve biyolojide denetim düzenlerin (kontrol sistemlerinin) bilimidir. İlk olarak bu sistemden Norbert WIENER tarafından bahsedilmiştir[2].
Robot sistemlerin kontrollerinde ya da programlarında meydana gelebilecek yanlışlıklar, ilgili alt sistemlerin çalışmasında büyük hatalara sebep olabilir. Örneğin, robot kol sistemine ait pnömatik piston tipindeki bir sürücü hassas kontrol edilememesinden dolayı, meydana gelen hata neticesinde hem çevresine zarar verebilir, hem de kullanılmaz duruma gelebilir. Bu nedenle, robot sistemler İçerisinde kullanılan bütün sürücüler ve alt sistemlerin en hassas biçimde kontrolleri sağlanmalıdır. Zamanla sistemdeki mekanik aşınmalar ve sürücü hatalarından meydana gelecek aksaklıklar, robot sistemin pozisyonunu kontrol eden denetleyicilerle, konum hatası sınır toleransları içerisinde tutulmalıdır.
2. Robot Kontrol Sistemleri
Uygun şekilde bir araya getirilen mekanik ve elektronik sistemlerin kumanda edilmesi ve robot sistemlerinin hareketlerinin düzenli bir şekilde yapılması İçin, robot sisteminde en son yapılan işlem kontrol ve programlama biriminin yerleştirilmesidir. Kontrol birimi, güçlü bir bilgisayar yerleştirilmiş özel kabinden oluşur ve robotun bütün alt sistemlerinin görevlerini düzenler[3].
Kontrol birimi, robot aktüatörleriyle ilgili olan taşıma işlemlerini belirtilen hata sınırlarında, robotun içerisine yerleştirilen dahili sensörlerle kontrol eder. Robot sisteminin çevre ile ilgisi varsa, harici sensörler kullanılarak kontrol sağlanır.
Robotlarda kullanılan kontrol alt sistemleri temelde İki gruba ayrılır.
1. Açık Devre Kontrol Sistemleri,
2. Kapalı Devre Kontrol Sistemleri.
2.1. Açık Devre Kontrol Sistemleri
Açık devre kontrol sistemlerinde, çıktı hareketinin miktarını algılayacak kontrol birimi yoktur. Endüstride yapılan işlerin çoğu, genellikle insanlar tarafından açık devre kontrolle yapılır. Operatör, kumanda kolunu kontrol ederek istediği büyüklükteki deliği açabilir. Manuel kontrollü bütün mekanizmalar, insan kontrolünde kapalı devre kontrol sistemi gibi çalışsa da, gerçekte açık devre kontrol sistemleridir[4].
Açık devre kontrol sistemleri, kartezyen tip robot kolların fazla hassasiyet gerektirmeyen eksenlerindeki hareketlerinin kontrolünde kullanılabilmektedir. Kartezyen robot kollar öteleme hareketleriyle ilgili olduğundan, matematiksel olarak pozisyon hesaplamaları en yalın sistemdir. Yükü, bir yerden bir yere götürmek İçin gerek duyulan eklem hareketini hesaplamak kolaydır ve kol hareketi, yük yönlendirilmesine etki etmez. Elemanları baskılı devre tahtasına takmak gibi, dik açının egemen olduğu yerlerde bu üstün bir özelliktir.[5]
Şekil 1'de basit bîr açık devre kontrol sistemiyle silindir hareketi diyagramı görülmektedir. Bu sistemle pozisyon kontrolünde hassasiyet elde edilmesi beklenmez. Açık devre kontrol sistemleri, yapılması istenen işlerin hassasiyetinin düşük olduğu durumlarda kullanılır. Kullanım sırasında sistemde, insan faktörü ya da kumanda kolları yerine bilgisayar da kullanılabilir.
Bilgisayara, motorun on-off durumu istenilen hareket sırasına göre programlanmıştır. Hareketin bütününü elde etmede, motoru çalıştırmak, için önceden tasarlanan hareket süresi bilgisayara işlenmelidir. Bu şekildeki sürücü kontrolüne on-off kontrol denir. Sürücüleri istenilen miktarda hareket ettirmek için, belirlenen süre kadar enerji anahtarı açılır. Açık devre kontrol sistemlerinin, hassas pozisyon kontrolünde kullanılmamasının bazı nedenleri şunlardır:
* Sürücülerdeki ilk harekete geçme ve durma anlarındaki hız sapmaları,
* Yük büyüklüğü,
* Sürtünme.
Yukarıda belirtilen nedenlerden dolayı, belirlenen işlem zamanı içerisindeki hareket miktarı değişebilir. Bilgisayar ile açık devre olarak kumarda edilebilen en iyi sürücü, step-adım motorlarıdır. Step motor, elektrik akımı verildiği sürece sabit adımla döner. Bilgisayar yardımıyla kontrol step motorlarını kumanda etmek için en iyi yollardan biridir. Elektrik akımı yo da işaretler bir program içerisinde bilgisayar yardımı ile step motora gönderilir. Açık devre kontrol sistemde görülen genel özellikleri şunlardır:
* Açık devre kontrol sistemlerinde, sürücülerde ve mafsallarda oluşan hareket miktarları ölçülemez.
* Robot mafsallarının doğru konuma geldiğini ölçebilecek bir eleman yoktur.
* Açık devre kontrol sistemlerinde, step motorlar kullanıldığında istenilen miktardaki hareketi elde etmek mümkün olabilmektedir.
* Açık devre kontrol sistemlerin kurulum maliyeti, kapalı devre kontrol sistemlerinin maliyetine göre daha düşüktür.
* Açık devre kontrol sistemlerinin kullanım alanları sınırlıdır.
Robot sistemlerde, görevin yerine getirilmesi için final aşaması, robotun kontrolü ve programlanmasıdır. Kontrol ve programlama teknikleri, robot sistemin yapacağı İşin karmaşıklığına göre seçilir. Robot sistem sürücülerinin kumandasından ve mekanik alt sistemlerin sürtünmesinden oluşan aşınmalardan doğabilecek konum hatalarının kabul edilebilir hata sınırları içerisinde tutulması için, elektronik ya da elektro-mekanik denetimci (controller) devreler kullanılması gerekir.
1. Giriş
Robot sistemlerin çok geniş kullanım alanları olduğundan dolayı tanımlanmalarında bazı ufak ayrıntılar önem kazanmıştır. Robot sistemlerin en yaygın kullanım alanlarından biri de endüstri sahalarıdır. İngiliz Robot Birliği (BRA) ve Japon Endüstriyel Robot Birliği (JIRA) gibi ulusal robotik birliklerinin yayınladığı resmi robot tanımları, çoğunlukla endüstriyel robotların tanımıdır. Robot sistemlerin endüstri alanlarında kullanılmalarıyla ilgili olarak robot tanımı, Amerikan Robot Enstitüsü (RIA) tarafından şu şekilde yapılmıştır. "Robot, çeşitli görevleri yapmak maksadıyla değişik şekillerde programlanmış hareketlerle; nesnelerin, gereçlerin, gereçlerin ya da özel düzeneklerin taşınması için tasarlanmış çok işlevli bir manipülatördür." [1]
Robot sistemler, uygun şekilde bir araya getirilen mekanik ve elektronik alt sistemlerin amaca uygun olarak kumanda edilmesi İle çalışır. Bir robot sistemin tasarımında, istenilen hareketlerin kusursuz biçimde elde edilmesi için, kontrol ünitelerinin ve programlama şekillerinin doğru seçilmeleri gerekir. Kontrol birimindeki özel bir kabin içerisine yerleştirilen bilgisayar sayesinde, kontrol bağlantıları yapılan bütün alt sistemlerin yönetimi yapılabilir.
Robot sistemlerin kontrollerindeki en karmaşık yapı, siborg (cyborg) adı verilen bir bölümü makine diğer bölümü biyolojik yapıdan oluşan sistemlerdir. Bu gibi sistemler günümüzde, yapay kalça eklemlerinde ya da kalp kapakçıklarında kullanılmaktadır. Robotik kontrol sistemlerinin, insanların sağlıklarım düzeltmek amacıyla, tıp alanında kullanılmasına tam olarak siborg (cyborg) demek mümkün değildir. Siborg; sibernetik ve organizmanın bir karışımıdır. Sibernetik, mühendislik ve biyolojide denetim düzenlerin (kontrol sistemlerinin) bilimidir. İlk olarak bu sistemden Norbert WIENER tarafından bahsedilmiştir[2].
Robot sistemlerin kontrollerinde ya da programlarında meydana gelebilecek yanlışlıklar, ilgili alt sistemlerin çalışmasında büyük hatalara sebep olabilir. Örneğin, robot kol sistemine ait pnömatik piston tipindeki bir sürücü hassas kontrol edilememesinden dolayı, meydana gelen hata neticesinde hem çevresine zarar verebilir, hem de kullanılmaz duruma gelebilir. Bu nedenle, robot sistemler İçerisinde kullanılan bütün sürücüler ve alt sistemlerin en hassas biçimde kontrolleri sağlanmalıdır. Zamanla sistemdeki mekanik aşınmalar ve sürücü hatalarından meydana gelecek aksaklıklar, robot sistemin pozisyonunu kontrol eden denetleyicilerle, konum hatası sınır toleransları içerisinde tutulmalıdır.
2. Robot Kontrol Sistemleri
Uygun şekilde bir araya getirilen mekanik ve elektronik sistemlerin kumanda edilmesi ve robot sistemlerinin hareketlerinin düzenli bir şekilde yapılması İçin, robot sisteminde en son yapılan işlem kontrol ve programlama biriminin yerleştirilmesidir. Kontrol birimi, güçlü bir bilgisayar yerleştirilmiş özel kabinden oluşur ve robotun bütün alt sistemlerinin görevlerini düzenler[3].
Kontrol birimi, robot aktüatörleriyle ilgili olan taşıma işlemlerini belirtilen hata sınırlarında, robotun içerisine yerleştirilen dahili sensörlerle kontrol eder. Robot sisteminin çevre ile ilgisi varsa, harici sensörler kullanılarak kontrol sağlanır.
Robotlarda kullanılan kontrol alt sistemleri temelde İki gruba ayrılır.
1. Açık Devre Kontrol Sistemleri,
2. Kapalı Devre Kontrol Sistemleri.
2.1. Açık Devre Kontrol Sistemleri
Açık devre kontrol sistemlerinde, çıktı hareketinin miktarını algılayacak kontrol birimi yoktur. Endüstride yapılan işlerin çoğu, genellikle insanlar tarafından açık devre kontrolle yapılır. Operatör, kumanda kolunu kontrol ederek istediği büyüklükteki deliği açabilir. Manuel kontrollü bütün mekanizmalar, insan kontrolünde kapalı devre kontrol sistemi gibi çalışsa da, gerçekte açık devre kontrol sistemleridir[4].
Açık devre kontrol sistemleri, kartezyen tip robot kolların fazla hassasiyet gerektirmeyen eksenlerindeki hareketlerinin kontrolünde kullanılabilmektedir. Kartezyen robot kollar öteleme hareketleriyle ilgili olduğundan, matematiksel olarak pozisyon hesaplamaları en yalın sistemdir. Yükü, bir yerden bir yere götürmek İçin gerek duyulan eklem hareketini hesaplamak kolaydır ve kol hareketi, yük yönlendirilmesine etki etmez. Elemanları baskılı devre tahtasına takmak gibi, dik açının egemen olduğu yerlerde bu üstün bir özelliktir.[5]
Şekil 1'de basit bîr açık devre kontrol sistemiyle silindir hareketi diyagramı görülmektedir. Bu sistemle pozisyon kontrolünde hassasiyet elde edilmesi beklenmez. Açık devre kontrol sistemleri, yapılması istenen işlerin hassasiyetinin düşük olduğu durumlarda kullanılır. Kullanım sırasında sistemde, insan faktörü ya da kumanda kolları yerine bilgisayar da kullanılabilir.
Bilgisayara, motorun on-off durumu istenilen hareket sırasına göre programlanmıştır. Hareketin bütününü elde etmede, motoru çalıştırmak, için önceden tasarlanan hareket süresi bilgisayara işlenmelidir. Bu şekildeki sürücü kontrolüne on-off kontrol denir. Sürücüleri istenilen miktarda hareket ettirmek için, belirlenen süre kadar enerji anahtarı açılır. Açık devre kontrol sistemlerinin, hassas pozisyon kontrolünde kullanılmamasının bazı nedenleri şunlardır:
* Sürücülerdeki ilk harekete geçme ve durma anlarındaki hız sapmaları,
* Yük büyüklüğü,
* Sürtünme.
Yukarıda belirtilen nedenlerden dolayı, belirlenen işlem zamanı içerisindeki hareket miktarı değişebilir. Bilgisayar ile açık devre olarak kumarda edilebilen en iyi sürücü, step-adım motorlarıdır. Step motor, elektrik akımı verildiği sürece sabit adımla döner. Bilgisayar yardımıyla kontrol step motorlarını kumanda etmek için en iyi yollardan biridir. Elektrik akımı yo da işaretler bir program içerisinde bilgisayar yardımı ile step motora gönderilir. Açık devre kontrol sistemde görülen genel özellikleri şunlardır:
* Açık devre kontrol sistemlerinde, sürücülerde ve mafsallarda oluşan hareket miktarları ölçülemez.
* Robot mafsallarının doğru konuma geldiğini ölçebilecek bir eleman yoktur.
* Açık devre kontrol sistemlerinde, step motorlar kullanıldığında istenilen miktardaki hareketi elde etmek mümkün olabilmektedir.
* Açık devre kontrol sistemlerin kurulum maliyeti, kapalı devre kontrol sistemlerinin maliyetine göre daha düşüktür.
* Açık devre kontrol sistemlerinin kullanım alanları sınırlıdır.