Kol sallama hızlı dönüş mekanizması, aşağıdaki şekilde de gösterildiği gibi dönel hareketi, düzensiz pistonlu harekete çeviren bir mekanizmadır. Sürücü bağlantı AB, A pini etrafında 360⁰ döndüğünde B kızağının CD bağlantısı üzerinde yukarı aşağı kayması sağlanır. Bu kayma hareketi ile CD bağlantısının sağa sola titreşerek bir eğri oluşturmasını sağlar. D pini ile CD bağlantısına, E pini ile de tekerlekli kızağa, bağlanan DE bağlantısı sağa doğru yavaşça hareket ederken, sola dönüşü daha hızlı olur.

Kol Sallama Hızlı Dönüş Mekanizması

Video Linki: http://youtu.be/nZCSvbuVU6E

Bu sorunun herkesi tatmin eden bir cevabı yok aslında, bu konuda farklı kişilerin farklı robot tanımlamaları var diyebiliriz. Örneğin, endüstriyel robotiğin öncülerinden Joseph Engelberger’e bir seferinde,  “Bir robotu tanımlayamam, ama gördüğümde tanırım.” cümlesini kullanmıştır.

Bizler bu sayfada, robotlar hakkında detaylı bazı ipuçları vermeye çalışacağız. İnsanoğlu olarak hala, robotların ne oldukları ve toplumumuza nasıl kaynaşacakları konularını hala anlamaya çalışıyoruz. 

 …bir makine ile bir robot arasındaki ince çizgi hala bilinmezler arasında.

 ROBOT TANIMLARI:

Robot, bir bilgisayar ya da elektronik bir devre tarafından kontrol edilen elektro-mekanik bir makine ya da başka bir deyişle (“Bot”) adı verilen mekanik veya sanal bir yapay cihazdır.  Robotlar otonom bir yapıda olabileceği gibi, yarı otonom veya uzaktan kontrollü olabilir. ASIMO ve TOPIO gibi insansı robotlardan tutun, nano robotlar ve endüstriyel robotlara kadar çeşitlilik gösterebilir. Hatta bir robot, kendi düşüncelerine sahip olup, zeka algısı geliştirebilme yeteneğine sahip olabilir. İşte tüm bu konular ile uğraşan, ve robotlar ile ilgili çalışmalar yapan bilim dalına biz “Robotik” bilim dalı adını veriyoruz.

Hangi makinelerin “robot” olarak adlandırılacağı konusunda bir uzlaşma henüz mevcut değil; fakat bu konuda uzmanlar ve halk arasında yaygın bir ittifak var ki o da robotların aşağıdaki maddelerden tümünü veya bazılarını yapabilme kabiliyetine sahip olduğudur:

• Hareket etmek
• Bir uzvunu oynatabilmek
• Çevrelerini hissedip manipüle edebilmek
• ve Zeka örnekleri gösterebilmek (Özellikle insan ya da hayvanları taklit edebilmek)

Britannica Ansiklopedisine göre (Encyclopaedia Britannica) : bir robot, insan gücüne ikame eden, otomatik kontrollü bir makine olup, görünümleri veya eylemleri itibarıyle  insanın birebir taklidi olmayabilir.

Merriam-Webster robotu tanımlarken: “konuşma” ya da “yürüme” gibi insan hareketlerini yerine getiren ve insana benzeyen bir makine, ya da karmaşık ve tekrar eden görevleri yerine getirebilen bir alet, ya da otomatik kontrollü bir mekanizma terimlerini kullanmıştır.

Robotpark Tanımı:

“Robot” ifadesi, evrimsel bir süreçte tanımlanmalıdır, çünkü sadece tipik bir makineyi tarif etmekten daha ötede, “bir makine ile başlayıp, kompleks bir robotik organizmaya dönüşen bir evrimsel süreçteki bir alan”ı ifade etmektedir. Örneğin bir çamaşır makinasına bakıp onu robot diye adlandırmazken, bir İnsansı Robot (Humanoid) gördüğümüzde ise rahatlıkla robot diye tanımlayabiliyoruz. Kısacası, makinalardan robotlara uzanan bir evrim mevcut ve bu evrim içerisinde makina ve robot arasındaki ince çizgi gerçekten çok belirsiz. “Robot Nedir” sorusu böylelikle evrim çizelgesinde okunması gereken ve cevabı belirsiz bir soru olarak kalmaktadır.

…robot terimi; bir makine ile başlayıp, kompleks bir robotik organizmaya dönüşen bir evrimsel süreçteki bir alanı ifade eder.

BİR ROBOTUN ÖZELLİKLERİNİN TARİFİ

Tİpik bir robot, aşağıdaki özelliklerden birçoğunu ya da tümünü bünyesinde barındırmaktadır:

-Fiziksel objeler ile etkileşime geçebilen, ve belirli görevleri yerine getiebilmesi için elektronik bir program ile kodlanabilen bir elektrikli makinadır. 
-Ayrıca fiziksel ortam ya da objeleri algılayıp onlardan gelen girdileri özümseyebilme, gerekli verileri işleyebilme ve çeşitli uyarıcılara tepki verebilme gibi yeteneklere sahip olabilir.

Tüm bunlar, dişli veya hidrolik pres gibi, işlem gücüne sahip olmayan ve görevleri sadece mekanik proses ve devinimlerle gerçekleştiren basit mekanik cihazların tersi bir uygulamadır.

 Mental Özellikler

Robot Mühendisleri açısından, bir makinenin fiziksel görünümü, aynı mekanizmanın kontrol ediliş şekli kadar önem arz etmez. Söz konusu kontrol mekanizması ne kadar otonom ise, onun “ROBOT” diye tanımlanması o kadar olasıdır. Bu konudaki önemli bir kriter kendi kendine karar verebilme yeteneğidir. Yine de bir çok robotta görüldüğü üzere,  kavrama yeteneği açısından böyle yüksek seviye bir fonksiyon zorunlu değildir.

– Basit ve önceden ayarlanmış çeşitli fonksiyonları yerine getirebilen fakat kendini ortama adapte edemeyen bir mekanik aygıt robot olarak tanımlanmaz.
– Uzaktan kontrol edilen bir cihaz bazı durumlarda robot olarak (veya telerobot) tanımlanabilir. 
– Dahili bir bilgisayara sahip olup programlanabilir bir dizi görevleri yerine getirebilen bir araba (Bigtrak gibi) robot olarak tanımlanma imkanı vardır.
– Kendi kendini idare edebilen, çevresini algılayıp karar verebilen (DARPA Grand Challenge gibi) arabalar yüksek olasılıkla robot olarak tanımlanabilir. 
– KITT (Kara Şimşek) gibi duyuları ve önsezileri güçlü, insanlarla iletişime geçip özgürce yol alabilen arabalar, genellikle robot tanımlaması içindedir.

…bir makinenin fiziksel görünümü, aynı mekanizmanın kontrol ediliş şekli kadar önem arz etmez. 

ETİMOLOJİ – ROBOT, ROBOTİK BİLİMİ

ROBOT kelimesi ilk defa 1920 senesinde, Çek Yazar Karel Čapek tarafından, R.U.R. (Rossum’s Universal Robots – Rossum’un Evrensel Robotları) adlı oyununda kullanılmıştır. Oyun robot adı verilen yapay insan üreten bir fabrikada başlar. Bu fabrikada üretilen robotlar, günümüzde android diye adlandırılan, ve insanlarla da zaman zaman karıştırlan bir yapıdadır. Kendi kendilerine düşünebilirken, yine de insanlara hizmet etmekten mutludurlar. Söz konusu olansa, robotların sömürülmesi ve bu eylemlerin sonuçlarıdır.

Aslında Karel Čapek bu kelimeyi kendisi bulmamış, hatta bir makalede bu kelimenin çıkışının mimarı olarak kardeşi Josef Čapek’i işaret etmiştir.

Önceleri bu varlıklar için, latince işçi anlamına gelen laboři  kelimesini düşünse de, sonraları bu kelimeyi sevmemiş ve kardeşinin fikrini istemiştir. Kardeşi’nin önerisi ise roboti‘dir. Robota kelimesi Çek dilinde aslen “şahsi iş” anlamına gelmektedir. Robot kelimesinin kökeni, işte burada anlatılanlara dayanmaktadır.

Robotik kelimesi ilk olarak araştırma alanını tanımlamak için bilim kurgu yazarı Isaac Asimov tarafından kullanılmıştır. Asimov “Robotiğin Üç Yasası” olarak bilinen yasaları aynı isimli kitabında şöyle belirlemiştir.

• Bir robot, bir insana zarar veremez ya da zarar görmesini engelleyecek davranışlardan kaçınamaz.
• Bir robot ilk yasayla çatışmadığı sürece insanların emirlerine uymak zorundadır.
• Bir robot ilk ve ikinci yasayla çatışmadığı sürece kendi varlığını korumak zorundadır.

 Robot kelimesi ilk defa 1920 senesinde Çek yazar Karel Čapek tarafından R.U.R. (Rossum’s Universal Robots – Rossum’un Evrensel Robotları) adlı oyununda kullanılmıştır.

MODERN ROBOTLAR

Mobil Robotlar

Mobil robotlar çevrelerinde yer değiştirme yeteneklerine sahip ve sabit tek bir fiziksel durumda olmayan robotlardır. Mobil robotlara gününüzden güzel bir örnek otomatik güdümlü araçlardır (AGV – Automated Guided Vehicle). AGV’ler yerdeki çizgileri ya da telleri izleyerek ya da kamera veya lazerlerle hareketine karar veren araçlardır. AGV’ler bu makalede daha sonra incelenecektir.

Mobil robotlar endüstride, askeri ya da güvenlik alanlarında da kullanılır. Aynı zamanda eğlence amacıyla ya da temizlik robotu gibi belirli amaçlara yönelik tüketici ürünleri olarak da karşımıza çıkarlar. Mobil robotlara yönelik şu an ki araştırma sayısı oldukça yüksektir ve neredeyse her büyük üniversitenin mobil robot araştırmalarına ayrılmış bir veya daha fazla laboratuarı vardır.

Modern robotlar genellikle montaj hattı gibi çok kontrollü alanlarda kullanılırlar çünkü beklenmeyen olaylara verdikleri tepkiler zayıftır. Bu nedenle çoğunlukla insanlar robotlarla çok nadir karşılaşırlar. Yine de gelişmiş ülkelerde temizlik ve bakım amaçlı ev robotları oldukça yaygındır. Mobil robotlar aynı zamanda askeri uygulamalarda da kullanılmaktadır.

Endüstriyel Robotlar

Endüstriyel robotlar genellikle bir yüzeye sabitlenmiş eklemli robot kolları (çok bağlantılı manipülatör) ve bir etkileyici (kıskaç gibi araçlar) olarak bulunurlar. En yaygın tiplerinden biri kıskaç montajıdır.

Uluslar Arası Endüstriyel Standartlar Enstitüsü (ISO –  International Organization for Standardization) manipülatif endüstriyel robotların tanımını ISO 8373’de “endüstriyel otomasyon uygulamalarında kullanılan otomatik kontrol edilen, yeniden programlanabilir, çok amaçlı, sabit pozisyonda ya da mobil, üç veya daha fazla eksende programlanabilir manipülatör” olarak yapmıştır.

Bu tanım Uluslar Arası Robotik Federasyonu ve Avrupa Robotik Araştırma Ağı (EURON – European Robotics Research Network) ve birçok ulusal standart komiteleri tarafından kullanılmaktadır.

  ISO 8373: “endüstriyel otomasyon uygulamalarında kullanılan otomatik kontrol edilen, yeniden programlanabilir, çok amaçlı, sabit pozisyonda ya da mobil, üç veya daha fazla eksende programlanabilir manipülatör”

Servis Robotları

En çok kullanılan endüstriyel robotlar ürünlerin üretimi ve dağıtımı amacıyla kullanılan sabit robot kolları ya da manipülatörlerdir. “Servis robotları” terimi çok iyi tanımlanmamıştır. Uluslar Arası Robotik Federasyonu (International Federation of Robotics) tarafından “Servis robotları, üretim dışı servisler ya da insanların yararına aktiviteler için kullanılan yarı ya da tam otomatik araçlardır“ şeklinde kesin olmayan bir tanım önerilmiştir.

Modüler Robotlar

Modüler robotlar, kullanışlılığı arttırmak amacıyla robotların modül şeklinde tasarlanmasıyla ortaya çıkan yeni nesil robotlardır. Modüler robotların fonksiyonelliklerini ve verimlerini geliştirmek konvansiyonel robotlara oranla daha kolaydır. Bu robotlar tep tip özdeş ya da birkaç farklı ya da çoğunlukla farklı tipte modüllerden meydana gelebilirler.

Modüler robotların mimari yapıları, 8den fazla serbestlik derecesine sahip tasarlanabildikleri için  hiper-fazlalık (hyper-redundancy – manipülatörlerin gerektiğinden fazla serbestlik derecesine sahip oldukları durumlar) özelliğine sahip olabilirler. Bu nedenle modüler robotlar için programlama, kinematik ve ters kinematik ve dinamik modeller, geleneksel robotlara oranla çok daha karmaşıktır.

Modüler robotlar, L-şekilli, kübik, U-şekilli, H-şekilli modüllerden oluşabilir. Robotics Design Inc. tarafından patentlenen ANAT teknolojisi U ve H şekilli modüllerden zincir şeklinde robotlar yaratılmasına olanak sağlamaktadır.

Modüler robotlar kendi kendilerine ya da dışarıdan etkilerle farklı uygulamalarda kullanılmak amacıyla farklı şekiller alabilirler. Oluşturulan modüler robotlar da aynı modüllerden oluşan diğer robotlarla uyumlu olduğu için farklı farklı küçük 3-4 robot birleşip çok büyük bir robot oluşturabilir ya da çok büyük bir robot parçalanarak daha küçük robotlara dönüşebilir. Bu özellikleri sayesinde modüler robotlar tek tip bir iş için özelleşebilirler ya da farklı farklı görevlere adapte olabilirler.

Modüler robotik teknoloji günümüzde hibrit taşıma ve endüstriyel otomasyon alanlarında kullanılmaktadır. Bir çok araştırma merkezi ve üniversite bu konuda çalışmakta ve prototipler geliştirmektedir.

TOPLUMDA ROBOTLAR

Robotlar, insanların yapmak istemediği ya da yapamadığı sürekli, tehlikeli ya da uzayda veya denizin dibinde çalışmak gibi insanların yaşayamadığı ortamlarda yapılması gereken, işlerin yapılmasında insanların yerini almıştır.

Robotların toplumda artan kullanımları konusunda dile getirilen endişeler bulunmaktadır. Bazı görevleri yapmak için insanların yerine geçtikleri için işsizlikten sorumlu tutulmaktadırlar. Robotların askeri uygulamalarda kullanılması etik endişeleri ortaya çıkarmaktadır. Robot otonomisi ve potansiyel sonuçları bilim kurgu filmlerinde işlenmiş ve ileride gerçekçi bir endişeye dönüşecekmiş gibi görünmektedir.

Kabaca dünyadaki robotların yarısı Asya’da, %32’si Avrupa’da ve %16’sı Kuzey Amerika’da, %1’i Avustralya’da ve %1’i Afrika’dadır. Dünyadaki robotların %40’ına sahip olan Japonya dünyada en çok robota sahip olan ülkedir.

Bölgesel Bakış Açıları

Japonya ve diğer Asya ülkelerinde robotlara dair düşünceler genellikle olumludur. Japonya ve yeni yeni Güney Kore ve Çin toplumları robotların insanlara daha yakın olmaları gerektiğine inanmaktadırlar. Bu toplumlarda robotların yaşlılarla ilgilenmesi, çocuklarla oynaması ya da onları eğitmesi veya evcil hayvanların yerlerini almaları gibi fikirler ortaya çıkmaktadır. Asya kültüründe genel olarak, robotlar ne kadar gelişirse o kadar iyidir gibi bir düşünce hakimdir.

Japon firması Mitsubishi günümüzü “Bu robotların ve insanoğlunun beraber varolabileceği bir çağın başlangıcı” diye tanımlıyor. Güney Kore 2015-2020 arası her eve bir robot sokmaya çalışıyor.

Batı toplumları medya ve edebi eserlerde geçen robotların insanların yerini alacağı haberlerinden fazla etkilenmiş gözükmekte ve genellikle robotik gelişmelere karşı olmaya daha yakın hatta biraz korkuyla yaklaşmakta. Bazıları batının dini inanç kaynaklı insanın toplumdaki yeri düşünceleri nedeniyle robotları insanların geleceğine bir tehdit olarak algıladığını düşünmekte. Yine de kesin olarak bir sınır belli olamamakla birlikte iki toplumun robotik gelişmelere ve robotlara karşı bakış açısının farklı olduğu görülmektedir.

…Japonya ve diğer Asya Ülkerlerinde gelecek robotlarıyla ilgili görüşler oldukça olumlu

Batı toplumları robotik gelişmelere karşı gibi duruyor hatta biraz korkuyla yaklaşmakta…

Etik Sorular

Robotlar daha gelişmiş ve sofistike hale geldikçe uzmanlar ve akademisyenler yeni bir sorunun cevabını aramaya başladılar. “Robotların davranışlarını nasıl etikler bağlamalı?” ya da “Robotların sosyal, kültürel, etik ya da hukuki hakları olmalı mıdır?” gibi sorular robotik gelişime karşı sorulan sorulardan sadece bazıları. Bir bilimsel gruba göre 2019 yılında beyine sahip bir robotun bulunması mümkünken, diğerleri robotik zeka gelişmelerinin 2050lere uzanacağını savunmakta. Yeni çalışmalar sayesinde daha sofistike robotik davranış mimarileri ortaya çıkmıştır. Akıllı robotların topluma etkisi konusu 2010 yapımı belgesel filmi Plug & Pray’in (Tak ve Dua Et) de konusu olmuştur.

Vernor Vinge’e göre robotların ve bilgisayarların insanlardan daha zeki hale geleceği bir gün gelecek. O bu durumdan “Tekillik” (Singularity) olarak bahsediyor. Bu durumun belki ama yüksek olasılıkla insanlığın geleceği için tehlikeli olacağını düşünüyor. Bu fikri tartışan “Tekillikçilik” (Singularitarianism) isimli bir felsefe de bulunmakta.

2009 yılında uzmanlar Yapay Zeka Gelişimi Derneği (Association for the Advancement of Artificial Intelligence – AAA) tarafından düzenlenen bir konferansa katıldı. Konferansta tartışılan konu bilgisayar ya da robotların otonomi kazanıp kazanamayacağı ve bu durumda bunun insanlığa karşı oluşturabileceği tehditlerdi.

Konferansta belirtilenlerden biri bazı robotların kendi başlarına güç kaynağı bulma, ya da bağımsız bir şekilde silahlarla saldıracak hedefleri belirleme gibi yarı otonominin bazı formlarına sahip olduğuydu. Aynı zamanda bazı bilgisayar virüslerinin eliminasyondan kaçabildiği ve “hamamböceği zekası” olarak adlandırılan aşırı dayanıklı hallere gelebildiği de belirtilenler arasında. Ancak aktarılan bir diğer düşünce ise robotlarda bilim kurgu filmlerindeki gibi kendinin farkında olma gibi bir bilincin oluşması çok olası değil ancak yine de potansiyel tehlikeler bulunmakta.

 Vernor Vinge’e göre robotların ve bilgisayarların insanlardan daha zeki hale geleceği bir gün gelecek. O bu durumdan “Tekillik” (Singularity) olarak bahsediyor…

Askeri Robotlar

Bazı uzmanlar ve akademisyenler robotların -özellikle bazı otonom fonksiyonlara sahip olanların- askeri uygulamalarda kullanılmasını sorgulamaktalar. Aynı zamanda bazı silahlı robotların başka robotlar tarafından kontrol edildiği teknolojilerle alakalı endişeler de dile getirilmekte. Amerikan Donanması tarafından desteklenerek yapılan bir araştırmanın sonucuna göre askeri robotlar daha karmaşık hale geldikçe robotların yapacağı otonom kararlara daha büyük dikkat verilmesi gerekiyor. Bir araştırmacıya göre otonom robotlar daha verimli kararlar aldıkları için daha insancıl olabilir, ancak birçok uzman da bu düşüncenin doğruluğunu sorgulamakta.

Kendi kendine organik yakıt bulabilen EATR isimli robotun yakıt kaynağı büyük toplumsal endişeye sebep olmakta. EATR’nin motor tasarımı sensörleri tarafından belirlenen ve savaş alanından temin edilebilecek biyokütle ve sebzelerle çalışmak için tasarlansa da motor yakıtı olarak tavuk yağının da kullanılabileceğinin ortaya çıkması endişe yaratmakta.

Manuel De Landa’nın söylediğine göre yapay algılama özelliği olan “akıllı füze” ve otonom bombalar da robotlar olarak sınıflandırılmalı, çünkü bu araçlar da otonom karar verme yetisine sahipler. Onun düşüncesine göre insanlar önemli kararları makinelere aldırmaya başlayarak son derece önemli ve tehlikeli bir yola girmekte.

İşsizlikle Alakası

Robotların insanların yerini almasıyla ilgili son zamanlarda çıkan yeni bir örnek Tayvan merkezli teknoloji firması Foxconn’un 2011 yılında yayınladığı 3 yıllık planında insanlar yerine daha çok makinenin alınacağını açıklaması. Şu an hali hazırda fabrikanın on bin robotu bulunmakta, 3 yıllık plana göre firmanın amacı bu sayıyı bir milyona çıkarmak.

Tıbbi robotlar, su altı robotlar, izleme robotları, bomba imha robotları ve diğer tip robotlar gibi belirli görevleri yere getirmek için kullanılan servis robotları da gün geçtikçe yaygınlaşmakta. Servis robotları insanlar için rahat günlük kullanım robotları haline gelmeye başladı. Yerleri temizleyebiliyor, çim biçebiliyor, evleri koruyabiliyor, yaşlı ve sakat insanlarla ilgilenebiliyor, cerrahi operasyonlarda kullanılabiliyor, boru içlerini inceleyebiliyor, yangın söndürme ve bomba imha uygulamalarında kullanılabiliyor.

MODERN KULLANIMLARI

Robotlar özelleştikleri amaçlara göre sınıflandırabilirler. Bir robot tek bir görevi oldukça iyi yerine getirmek için ya da birden fazla görevi daha az verimlilikle yerine getirmek için tasarlanabilir. Tabii ki bütün robotlar doğaları gereği farklı davranmaları için yeniden programlanabilir, ama bazıları fiziksel şekilleri nedeniyle kısıtlanabilirler. Örneğin bir fabrikadaki robot kolu kesme, kaynak, yapıştırma gibi görevler yapabilirken, pick and place robotlar sadece taşıma işleri yapabilirler.

Genel Amaçlı Otonom Robotlar

Genel amaçlı otonom robotlar değişik fonksiyonlar gerçekleştirebilirler. Bu robotlar genel olarak bilinen alanlarda bağımsız şekilde yön bulabilirler, kendi şarj ihtiyaçlarıyla ilgilenebilirler, elektronik kapılar ve asansörlerle anlaşabilirler ve daha farklı basit görevleri yerine getirebilirler. Bilgisayarlar gibi, genel amaçlı robotlar ağlarla, yazılımlarla ve aksesuarlarla kullanışlılıklarını arttırabilirler. İnsanları ve cisimleri tanıyabilir, konuşabilir, çevre kalitesini gözlemleyebilir, alarmlara tepki verebilir ve başka önemli işler yapabilirler.

Genel amaçlı robotlar farklı görevleri aynı anda ya da günün farklı zamanlarında yerine getirebilir. Bazı robotlar insan davranışlarını taklit edebilir hatta, görünüşleri de insansı olabilir. Bu robotlara humanoid robotlar denmektedir. Şimdiye kadar herhangi bir humanoid robot daha önce girmediği bir odada yönünü bulamadığından bu robotlar hala gelişimlerinin çok limitli bir aşamasındadırlar.

Fabrika Robotları

Araba üretimi : Son otuz yılda otomotiv fabrikaları robotlarla dolup taşmıştır. Tipik bir fabrikada yüzlerce endüstriyel robot tamamıyla otomatik üretim hatlarında çalışmaktadır. Otomatik bir üretim hattında bir araç şasisi konveyör üzerinde sıralı robot istasyonlarında kaynaklanır, yapıştırılır, boyanır ve sonunda montajlanır.

Paketleme: Endüstriyel robotlar sıklıkla üretilen ürünlerin paletleme ve paketleme işlemlerinde kullanılır. Örnek olarak üretim hattından içki kartonlarını hızlıca alıp kutulara dizmek ya da makine merkezlerini boşaltmak verilebilir.

Elektronik: Çok yüksek sayılarda üretilen PCBler neredeyse tamamen pick and place robotları tarafından üretilir. Özellikle SCARA manipülatörler küçük elektronik elemanları şeritlerden ve tablalardan kaldırır ve PCBlerin üzerine çok yüksek doğrulukta yerleştirir. Bu robotlar saatte yüz binlerce elemanı yerleştirerek insanların yakınlarından bile geçemeyeceği bir performans gösterirler.

Kirli, Tehlikeli, Sıkıcı, Erişilemeyen Görevlerde Robotlar

There are many jobs which humans would rather leave to robots. The job may be boring, such as domestic cleaning, or dangerous, such as exploring inside a volcano. Other jobs are physically inaccessible, such as exploring another planet, cleaning the inside of a long pipe, or performing laparoscopic surgery.

Uzay probları

İnsanların robotlara bırakmayı tercih ettiği birçok iş vardır. İş temizleme gibi sıkıcı, volkan içini keşif gibi tehlikeli olabilir. Başka bir gezegeni keşfetmek, uzun bir tübün içni temizlemek ya da labaroskopik operasyon yapmak gibi bazı işlerse fiziksel olarak erişilebilir değildir.

Telerobotlar

Telerobotlar önceden belirlenmiş görevleri yerine getirmek yerine uzaktan bir insan operatör tarafından yönetilen robotlardır. Genellikle insanların tehlikeli, uzak ya da erişim olmadığı için bulunamadığı alanlarda çalışan robotlardır. Robot bir başka odada da olabilir bir başka ülkede de ya da operatöre oranla farklı bir ölçekte çalışma yapıyor olabilir. Örneğin bir laparoskopik cerrahi operatör robotu cerraha bir insan hastanın içinde görece daha küçük bir ölçekte çalışma olanağı sağlar. Açık ameliyata kıyasla çok daha kolay ve iyileşme süresinin azalmasını sağlayan bir yöntemdir.

Telerobotlar aynı zamanda çalışanları tehlikeli ve dar alanlara sokmamak için de kullanılabilir. Tüp temizlemeleri ya da bomba imha operasyonları örnek olarak verilebilir. Bomba imha operasyonlarında operatörler genellikle bombayı imha etmek için küçük bir robot gönderirler. Uzaktan kontrol edilen Predator uçaklar da askeri alanda kullanılan telerobotlara güzel bir örnektir. Bu uçaklar insansız olarak araştırma ve hedefleri vurma gibi görevler yapabilirler.

Amerikan ordusu tarafından Irak ve Afganistan’da yol kenarlarına bırakılan bombaları imha etmek için iRobot’un Packbotu ya da Foster-Miller Talon gibi yüzlerce robot kullanılmaktadır.

Otomatik meyve hasat makineleri: 

Bağlarda meyveleri insanlardan daha düşük bir maliyete toplamaktadırlar.

Ev robotları: Ev robotları tek basit bir ev işini yapabilmek için tasarlanan robotlardır. Genellikle basit ama insanların yapmak istemediği işlerde kullanılırlar. Örnek olarak yerleri süpürmek, yıkamak ya da çimleri biçmek verilebilir.

Bir mikrodenetleyici (genellikle µC, uC ya da MCU olarak kısaltılır) bir işleyici çekirdek, hafıza ve programlanabilir giriş çıkış çevreselleri bulunan basit bir entegre devre içindeki küçük bilgisayardır. Genellikle küçük miktarlardaki RAM gibi NOR Flash ya da OTP ROM şeklinde program hafızası da genellikle çip üzerinde bulunmaktadır. Mikrodenetleyiciler, kişisel bilgisayarlarda kullanılmak için tasarlanan mikroişlemcilerin aksine, gömülü sistemlerde kullanılmak için tasarlanmışlardır.

Mikrodenetleyiciler otomobil motor kontrol sistemleri, implant edilebilen tıbbi araçlar, uzaktan kumandalar, ofis makineleri, güç araçları, robotlar ve diğer gömülü sistemler gibi otomatik kontrol edilen ürünlerde kullanılırlar. Ayrı bir mikroişlemci, hafıza ve giriş çıkış araçları kullanan tasarımlara göre, boyutu ve maliyeti düşüren mikrodenetleyiciler daha fazla cihazı ve süreci dijital olarak kontrol etmeyi daha ekonomik hale getirmiştir.

Bazı mikrodenetleyiciler düşük güç sarfiyatı için (tek haneli miliwatt hatta mikrowatt seviyeleri) 4-bit kelimeler kullanıp 4kHz gibi düşük saat hızlarında çalışırlar.  Genellikle fonksiyonelliklerini bir butona basılması ya da farklı bir kesme (interrupt) gibi olayları beklerken de sürdürme yetenekleri vardır. Uyku modunda güç sarfiyatları nanowattlar düzeyindedir, bu sebeple uzun ömürlü batarya uygulamalarına çok uygundurlar. Diğer mikrodenetleyiciler dijital sinyal işleyici (DSP – digital signal processor) gibi davranmak zorunda oldukları yüksek performans isteyen uygulamalarda da yüksek saat hızlarında ve güç sarfiyatında çalışabilirler.

Mikrodenetleyiciler vs Bilgisayarlar

Mikrodenetleyici nedir? Mikrodenetleyici bir bilgisayardır. Bütün bilgisayarların –ister kişisel bilgisayarlar, ister büyük ana bilgisayarlar ister mikrodenetleyiciler- bazı ortak özellikleri vardır.

• Bütün bilgisayarların programları çalıştıran bir CPU’ları bulunur.
• Bilgisayarın içine “değişken”leri kaydedebileceği RAM’leri vardır
• Bilgisayarın insanlarla konuşabilmesi için giriş/çıkış araçları vardır. (Masaüstü bilgisayarınızda klavye ve fare giriş cihazlarıdır. Monitör ve yazıcı çıkış araçlarıdır. Hard disk ise hem çıkış hem giriş aracıdır.)

Kullandığınız masaüstü bilgisayarlar, binlerce farklı programdan herhangi birini çalıştırabilen bir “genel amaçlı bilgisayar”dır. Mikrodenetleyiciler ise “özel amaçlı bilgisayar”lardır. Mikrodenetleyiciler tek bir işi çok iyi yapan bilgisayarlardır.

Eğer bir bilgisayar aşağıdaki karakteristiklerden çoğuna sahipse ona “mikrodenetleyici” diyebilirsiniz.

• Mikrodenetleyiciler başka bir cihazın içerisinde gömülüdürler (Genellikle bir tüketim ürününün). Bu nedenle mikrodenetleyicilerin bir diğer ismi de” gömülü denetleyicidir”.
• Mikrodenetleyiciler tek bir göreve adanmıştır ve tek bir program çalıştırırlar.
• Program genellikle ROMlarda saklanır ve çoğunlukla değişmez.
• Mikrodenetleyicilerin güç sarfiyatları genellikle düşüktür.
• Mikrodenetleyicilerin genellikle küçük adanmış gir giriş aracı olur ve ara sıra LED ya da LCD display çıkışı olabilir.
• Mikrodenetleyiciler kontrol ettikleri cihazdan giriş alır ve çıkış sinyalleri göndererek kontrol eder. Örneğin mikrodalga fırında mikrodenetleyici tuşlardan giriş alır, bu bilgiyi çıkışı olan LCD ekranda gösterir ve mikrodalga jeneratörünü açıp kapayan bir röleyi kontrol eder.
• Mikrodenetleyiciler genelde küçük ve düşük maliyetlidir. Mikrodenetleyici elemanları mümkün olduğunca küçük ve düşük maliyetli elemanlardan seçilir.

Kaynaklar

Youtube Video – http://www.youtube.com/watch?v=CmvUY4S0UbI

http://en.wikipedia.org/wiki/Microcontroller

http://electronics.howstuffworks.com/microcontroller1.htm

http://www.mikroe.com/chapters/view/64/chapter-1-introduction-to-microcontrollers/

http://embeddedsystem.co.in/?cat=1

http://www.avr-tutorials.com/general/microcontrollers-basics

Servo motorun geniş tanımı performansını düzeltmek için kullandığı bir sensör mekanizması bulunan otomatik araçtır.

Basit servolar pozisyon kontrol uygulamalarında kullanılır. Asıl olarak uçakları uzaktan kumandalı kontrol etmek için tasarlanmışlardır ve düşük maliyetleri ve yüksek torkları onları prototipleme uygulamalarında çok kullanışlı bir eyleyici durumuna getirmiştir. Bir RC Servonun denetleyici tarafından gönderilen komutlarla istenilen pozisyona gelmesi sağlanabilir. Motor kendi içinde o anki pozisyonunu hesaplayıp gitmesi gereken pozisyona hızlıca gitmeye çalışır. Bu bir motoru kontrol etmek için oldukça ucuz ve basit bir yoldur, ancak bazı limitasyonlar vardır. Denetleyicinin motorun o anki pozisyonunu ve hızını bilmesi mümkün değildir. Yumuşak hareketler gereken uygulamalarda agresif ivmelenme yüzünden sorunlar çıkabilir.

Servo motorlar uzun süredir kullanılan ve farklı uygulamalarda faydalanılan motorlardır. Boyutları küçüktür ancak oldukça güçlüdürler ve enerjiyi verimli kullanırlar. Bu özelliklerinden dolayı uzaktan kumandalı uçaklarda, robotlarda ve oyuncak arabalarda kullanılabilirler. Servo motorlar endüstriyel uygulamalarda, robotikte, üretim hatlarında, ilaç sanayinde ve yemek servislerinde de kullanılmaktadır.

Servo motorlar kesin açısal pozisyon, hız ve ivme kontrolleri sağlayabilen döner eyleyicilerdir. İçerisinde pozisyon geri bildirimi için kullanılacak bir sensör ve onla çiftlenmiş uygun bir motor ve nispeten sofistike bir denetleyici gerekmektedir. Denetleyici genellikle servo motor kontrolleri için üretilmiş adanmış bir modüldür.

Servo motorlar değişik bir motor sınıfı değildir, temelde bir motor çalışma prensibidir.Servo mekanizmasıyla açık çevrim bir motoru kontrol ederek kapalı çevrim bir kontrol sistemi oluşur. Servo motorlar robotik, CNC ve otomatik üretim gibi alanlarda kullanılır.

SERVO MEKANIZMASI

İsimden de anlaşılabileceği gibi servo motor aslında servo mekanizmasıdır. Daha çok açmak gerekirse servo motor pozisyon geri beslemesini kullanarak hareketini ve final pozisyonunu kontrol eden kapalı çevrim bir servo mekanizmasıdır. Servo denetleyicisinin girişi şaftın istenen pozisyonunu belirten analog veya dijital bir sinyaldir.

Motor pozisyon ve hız verisini alabilmek için bir sensörle eşleşmiştir. En basit durumda sadece pozisyon ölçülür. Ölçülen pozisyon, istenen pozisyonla karşılaştırılır ve eğer ikisi birbirinden farklıysa bir hata sinyali üretilir. Üretilen hata sinyaline göre motor gerekli yöne doğru döner ve hata sinyali gittikçe düşer. Şaft istenen pozisyona geldiğinde, hata sinyali sıfır olur ve motorun çalışması durur.

En basit servo motorlar bir potansiyometre ile sadece pozisyon ölçümü yapar ve basit açma kapama kontrolü (bang bang kontrol) yapar. Bu metoda motor her zaman en yüksek hızda döner ya da dönmez. Bu tip servo motorlar endüstriyel uygulamalarda kullanılmaz ama radyo kontrollü projelerde kullanılan basit ve ucuz servoların temelini oluştururlar.

SERVO MOTORLAR vs STEP MOTORLAR

Servo motorlar genellikle step motorların yüksek performanslı alternatifi olarak kullanılır. Step motorların belirlenmiş adımları dolayısıyla pozisyon kontrolü için doğal yatkınlıkları bulunur. Bu nedenle step motorlar genellikle encoder bulunmayan açık çevrim pozisyon kontrollerinde kullanılırlar, çünkü sürücü sinyallerinde zaten kaç adım dönmeleri gerektiği bulunmaktadır. Bu geri besleme eksikliği nedeniyle step motorların performansları limitlidir, çünkü step motorlar sadece taşıma kapasitelerinde yükleri sürebilirler, yoksa yüksek yük altında kaçırılan adımlar pozisyon hatalarına sebep olur.

Servo motorun encoder ve denetleyicisi ekstra maliyettir ama bu elemanlar tüm sistemin performansını motorun kapasitesine oranla optimize ederler. Daha büyük motorların sistem içerisinde daha büyük maliyet oranına sahip olduğu sistemlerde, servo motorlar daha avantajlıdır.

SERVO MOTORLAR vs DC MOTORLAR

DC motorların çift telli bağlantıları vardır. Bütün sürücü güç bu iki tel üzerinden gelir. Bir DC motoru çalıştırdığınız zaman hiç durmadan sadece döner. Çoğu DC motor dakikada 5000 devir gibi yüksek hızlarda çalışırlar.

DC motorların hızları (ya da güç seviyeleri) PWM (Pulse Width Modulation – Darbe Genişliği Modülasyonu) denilen bir teknikle kontrol edilir. Tekniğin temelinde motorun hızını sürekli olarak gönderilen gücü açarak ve kapatarak ayarlamak yatar. Bu fikirdeki temel konsept hizmet çevrimidir –açık zamanın kapalı zamana oranı. Eğer bu oran ½ ise motor tam çalışma gücünün yarısı kadar güçle çalışır. Bu da maksimum hızın yarısı anlamına gelir.

Servo motor ise tamamıyla farklı bir hikayedir. Servo motor aslında  dört farklı elemanın beraber çalıştığı bir sistemdir: bir DC motor, bir dişli redüksiyon ünitesi, bir pozisyon ölçme aracı (potansiyometre vs.) ve bir kontrol devresi.

Servonun fonksiyonu şaftın istenilen pozisyonunu belirten bir kontrol sinyalini almak ve DC motoruna şaftı istenilen pozisyona gelene kadar güç vermektir. Pozisyon ölçen aracını şaftın açısal pozisyonunu öğrenmek etmek için kullanır ve bu sayede istenen pozisyona ulaşmak için DC motoru hangi yönde ne hızda döndüreceğine karar verir. Şaft genellikle DC motor gibi özgürce devirlerde dönmez, çoğunlukla ileri geri 200⁰ gibi bir hareket alanı vardır.

Servo motorlarda 3 tel bağlantısı vardır: Güç, toprak ve kontrol. Güç teline sürekli olarak güç kaynağı bağlanmalıdır; servonun güç kaynağından çekilip motora yönlendirilecek gücü ayarlayan kendi sürücü elektronik devreleri vardır.

Kontrol sinyali PWM sinyalidir. Ama burada önemli olan hizmet çevrimindeki açık darbenin süresidir. Örnek olarak 1.520 milisaniyelik bir darbe Futaba S148 servolarda merkez pozisyon anlamına gelir. Bu sinyalden daha uzun bir darbe şaftın saat yönünde merkezden uzaklaşmasına sebep olacakken, daha kısa bir darbe merkezden saat yönünün tersine bir hareket başlatacaktır.

Servo motor kontrol sinyali her 20 milisaniyede bir tekrarlanır. Basitçe her 20 milisaniyede bir servo motora “Şuraya git” komutu verirsiniz.

Özetlemek gerekirse servo motor ve DC motor kontrol sinyalleri arasında iki temel fark vardır. Birincisi servo motorda hizmet çevrimindeki açık zaman kapalı zaman oranının hiçbir önemi yoktur. Önemli olan açık zaman süresinin uzunluğudur ve bu değer motorun şaftının olmasının istendiği pozisyonu belirtir. İkincisi servonun kendi güç elektronik elemanları bulunur, yani kontrol sinyali üzerinden çok az güç akışı olur. Bütün güç motorun ayrıca bağlı olduğu yüksek akım sağlayabilen güç beslemesinden gelir.

SERVO MOTOR TİPLERİ

1- Basit Servo : Ortalama servo, en çok karşılaşılan RC servolardan biridir. Tam beklendiği gibi çalışır ve genellikle 180 derece ile 360 derece arası bir çalışma açıları vardır.

2- Sürekli Dönen Servo: Bunlar pozisyon takip etmeyen servoların bir alt dalıdır. Sürekli bulundukları pozisyonu 0 olarak iletecek şekilde modifiye edilmişlerdir ve istenilen pozisyon sinyali 0 olana kadar dönmeye devam ederler.

3- Lineer Eyleyici Servo: Lineer servolar pistonlar gibi davranırlar. Bu hareket bir vidalı mil kullanılarak gerçekleştirilebilir. Bunun dışında normal servolarla aynı davranışları gösterirler.

4- Dijital Servo: Dijital servolar geleneksel servolarla aynı şekilde çalışırlar. Ancak iç dinamikleri farklıdır. Normalde servolar bir DC motor, bir potansiyometre ve motoru istenen pozisyonda tutmak için denetleyici gibi davranan küçük bir analog devreden oluşurlar. Dijital servolarda ise analog devre yerine aynı işi yapan bir mikrodenetleyici bulunur. Bu sayede dijital servo motorlar daha hızlı tepki sürelerine, daha doğru pozisyon ve hız kontrollerine ve boyutlarına göre daha fazla torka sahip olurlar. Ancak bu servolar diğer servolara oranla daha çok güç tüketirler.

Akım açısından bakıldığında iki tip servo vardır: AC ve DC. AC servolar yüksek akım dalgalanmalarıyla başa çıkabilirler ve genellikle endüstriyel makine uygulamalarında kullanılırlar. DC servolar yüksek akım dalgalanmalarını kaldırabilmeleri için tasarlanmazlar ve bu nedenle küçük uygulamalar için daha uygundurlar. Genel açıdan DC motorlar, AC motorlara oranla daha ucuzdurlar. Bunların dışında sürekli dönüş için özel olarak tasarlanmış servo motorlar da vardır. Bu motorların çıkış şaftlarında düşük sürtünme için iki rulman bulunur.

LINEER SERVO MOTOR VIDEOSU

Bu videoda pozisyon kontrollü lineer servo motor gösterilmektedir. Motor basitçe alüminyum tabanda bir mıknatıs ve araba altında bir bobinden oluşur. Geri besleme ön taraftaki lineer encoder tarafından sağlanır.

SERVO MOTOR NASIL SEÇİLİR

Hangi servoların sizin projenize uygun olduğunu belirlemek için bakılması gereken 3 ana özellik vardır.

1. Hareketinizin açısal menzili nedir? Servoların hareket menzilleri programlanarak kolaylıkla azaltılabilir. Ancak daha büyük menzil elde etmek için servonun fiziksel olarak yeterli olduğundan emin olmalısınız. Çoğu servo genellikle 180⁰ menzile sahiptirler
2. Pozisyon kontrolünün ne kadar doğru olmasını istiyorsunuz? Servoların hareket menzilleri ne kadar artarsa çözünürlüğü o kadar düşer ve doğruluk azalır.
3. Ne kadar torka ihtiyacınız var? Her servonun farklı torku vardır ve uygulamanızdaki ihtiyaçlarınıza göre yüksek ya da düşük torklı servolar ihtiyacınızı karşılayabilir.

Kaynak

http://handyboard.com/hb/faq/hardware-faqs/dc-vs-servo/
http://www.phidgets.com/docs/Servo_Motor_and_Controller_Primer

Step motorlar bir tam dönüşü belirli sayıda eşit adıma bölen fırçasız DC motorlardır. Motor uygulama için doğru seçildiği sürece pozisyon geri beslemesi veren bir sensöre ihtiyaç duyulmadan motora pozisyon komutu verilip o adımda durması sağlanabilir.

Step motorun her tam dönüşü eşit sayıda adıma bölünmüştür. Bir çok motorda bu sayı 200dür. Motora her adım için ayrıca sinyal göndermek gerekir. Motor her seferinde sadece 1 adım atar ve her adımın boyu birbirine eşittir. Her sinyal motorun kesin olarak tek bir adım atmasını yani kesin bir açıda dönmesini sağladığından (genellikle 1.8 derece), motor pozisyonu geri besleme elemanı olmadan kontrol edilebilir. Dijital darbelerin (sinyaller) frekansı arttıkça adım hareketi sürekli dönüşe döner ve bu dönüşün hızı gönderilen sinyalin frekansıyla doğru orantılıdır. Step motorlar düşük maliyetleri, yüksek güvenilirlikleri, düşük hızlardaki yüksek torkları ve basit korumalı yapılarıyla endüstriyel ve ticari amaçlarla kullanılmaktadır.

Step motorlarının en önemli özellikleri çok doğru pozisyon kontrolüne izin vermeleridir. Step motorlar kusursuz değillerdir, her zaman biraz hata oluşur. Standart step motorlar ± 0.05⁰ doğruluğa sahiptirler. Step motorların bir diğer güzel özelliği de bu hatanın adımdan adıma kümülatif olarak artmamasıdır. Standart bir step motor bir adım atacağında 1.8⁰ ± 0.05⁰ hareket eder. Eğer aynı motor bir milyon adı m atacak olursa yapacağı hareket 1,800,000⁰ ± 0.05⁰ olacaktır.

Step motorların ivmelenmesi ve tepkileri çok hızlıdır. Düşük rotor eylemsizlikleri sayesinde çok çabuk hızlanabilirler. Bu nedenle step motorlar kısa ve hızlı hareketler için çok uygundurlar.

Step Motor Temelleri

Fırçalı DC motorlar terminallerine voltaj uygulandığında dönmeye başlarlar. Step motorlarda ise merkezdeki dişli şeklinde bir demirin etrafında verimli şekilde yerleştirilmiş “dişli” elektromıknatıslar bulunur. Elektromıknatıslar dışarıdan mikrodenetleyici benzeri bir devre ile enerji alırlar.

Motor şaftının dönmesini sağlamak için, önce bir elektromıknatısa güç verilir. Bu sayede elektromıknatıs manyetik olarak dişlinin dişini çeker. Diş elektromıknatıs ile hizaya geldiğinde, diğer dişler, diğer elektromıknatıstan birazcık uzakta durur. Bir sonraki adımda ilk elektromıknatıstaki güç çekilip diğer elektromıknatısa verildiğinde yeni diş ve yeni elektromıknatıs yine hizaya gelir ve diğer dişler ve diğer elektromıknatıs arasında yine küçük bir hiza farkı oluşur. Bu süreç devam ettikçe motor şaftı dönmeye devam eder. Bu küçük dönüşlerin her birine “adım” denir. Bu sayede motor çok kesin bir açıyla dönebilir.

Step Motor Sistemi Elemanları: 

Bir step motor sistemi genellikle bir kullanıcı arayüzü bilgisayar, PLC ya da terminal) ile birleştirilmiş üç temel elemandan oluşur.

• İndeksleyici – İndeksleyici (ya da denetleyici) adım darbeleri ve yön sinyalleri üretebilen bir mikroişlemcidir. Ek olarak indeksleyiciden genel olarak birçok karmaşık komut fonksiyonları sağlaması beklenir.
• Sürücü – Sürücü (ya da yükseltici) indeksleyici sinyallerini motor bobinlerine enerji vermek için gereken güce çeviren elemandır. Değişik voltaj ve akım özelliklerinde ve yapım teknolojileri açısından birçok değişik tipte sürücü bulunmaktadır. Her sürücü her motoru sürmek için uygun değildir. Bu nedenle bir hareket sistemi tasarlarken sürücü seçimi oldukça kritik ve önemlidir.
• Step Motorlar – Step motorlar dijital darbeleri mekanik şaft dönüşüne çeviren elektromanyetik araçlardır. Step motorların avantajları, düşük maliyetleri, yüksek güvenilirlikleri, düşük hızlarda yüksek torkları ve basit ve korumalı yapılarıyla her ortamda çalışabilmeleridir. En büyük dezavantajları ise düşük hızlarda oluşan rezonans efekti ve hız arttıkça torkun düşmesidir.

Step Motor Avantajları

1. Motorun dönüş açısı giriş darbesi ile orantılı
2. Motor sabit durduğunda ful torka sahip (eğer bobinler enerjiliyse)
3. Kesin pozisyonlama ve tekrar edilebilirlik. İyi step motorların doğruluğu %3-%5 adım büyüklüğündedir ve bu hatalar adımlar arası kümülatif değildir.
4. Başlama/Durma/Ters hareket arasında muhteşem tepki
5. Fırça teması olmadığı için oldukça güvenilir. Bu nedenle step motorun ömrü tamamen yatak ömrüne bağlıdır
6. Step motor çalışma şekli nedeniyle açık çevrim sistem olarak kullanılır. Bu sayede daha basit ve ucuz kontrol sistemleri oluşturulabilir
7. Şafta direk eşlenmiş bir yükle çok yavaş hızda senkron dönüş yapmak mümkündür
8. Hız giriş darbe frekansına bağlı olduğu için geniş dönüş hızı aralığı vardır

Step Motor Dezavantajları

1. Düzgün kontrol edilmezse rezonans oluşabilir
2. Çok yüksek hızlarda çalışması kolay değil
3. Geri besleme sistemi yoktur

Step Modları Nelerdir

Step motorun “step modları”, tam, yarım ve mikro adım olmak üzere üç tanedir. Step modu çıkışının tipi step motor sürücüsünün tasarımına göre değişiklik gösterir. Dördüncü bir mod da bulunsa da pek fazla kullanılmaz.

Tam Adım (2 Faz Açık)

Standart hibrit step motorlarda 200 rotor dişi bulunur. Yani motor şaftının her dönüşünde 200 adım vardır. 360 derecelik dönüşü 200 adıma bölersek adım başına 1.8 derece dönüş olduğu görülür. Normalde tam adım modu iki bobine enerji verilirken akım yönü değiştirilerek gerçekleştirilir. Temel olarak sürücüden gelen bir dijital darbe bir adıma eşittir.

Yarım Adım (1-2 Faz Açık)

Yarım adım modunda step motor (normalde 200 adımlı olduğu varsayılırsa) dönüş başına 400 adım atar. Bu modda önce bir bobine enerji verilir, daha sonra 2 bobine enerji verilerek rotorun yarım adım atması sağlanır. Yarım adım da 0.9 dereceye tekabül eder. %30 civarı bir tork kaybı yaşansa da yarım adım modu tam adım moduna göre daha yumuşak bir hareket oluşturur.

Mikro Adım

Mikro adım modu nispeten yeni bir step motor teknolojisidir. Bu modda bobinlere giden akım kontrol edilerek kutuplar arası pozisyonlar ayrıca bölünür. Bazı mikro adım sürücüleri tek bir adımı 256 mikro stepe bölebilirler, böylece toplamda dönüş başına 51200 adım oluşmuş olur (0.007 derece/adım). Mikro adımlama modu genellikle çok doğru pozisyonlama ve yumuşak hareket gerektiren uygulamalarda kullanılır. Yarım adım modu gibi mikro adım modu da tam adım moduna oranla %30 daha az tork sağlar.

Dalga Sürüş Modu

Bu sürüş metodunda belirli bir zamanda sadece bir faz aktif olur. Tam step sürüş modundaki ile aynı adım sayısına sahiptir, ancak motor oldukça düşük tork verir. Nadiren kullanılır.

Step Motor Sürücü Teknolojisine Genel Bakış

Step motor sürücüsü indeksleyiciden adım ve yön bilgisi alıp bunları motoru çalıştıracak elektronik sinyallere çevirir. Motor şaftının her adımı için bir elektronik darbe sinyali gerekmektedir. Tam step modunda 200 adımlık bir motorun tüm turu tamamlaması için 200 adet darbe sinyali gerekmektedir. Hız darbelerin geliş frekansıyla orantılıdır. Bazı sürücüler dahili osilatörleri ile dışarıdan analog sinyal ya da joystickle motor hızının ayarlanmasına izin verirler.

Step motorun hız ve tork performansı sürücüden motor bobinlerine akan akıma bağlıdır. Akışı azaltan ya da akımın bobini enerjiyle doldurma süresini limitleyen faktöre indüktans denir. İndüktans etkisini azaltmak için bir çok sürücü devre motora tavsiye edilen voltajdan daha çok voltaj uygular. Sürücüden çıkan voltaj arttıkça tork ve hız da artar.

Titreşim Problemi

Step motor bir adımdan diğerine geçtiğinde rotor hemen durmaz. Rotor adıma geldikten sonra bir süre salınım yapar. Bu duruma “ringing” denir ve motor her adım attığında meydana gelir. Ancak çoğu durumda motor daha “ringing” bitmeden yeni adım atmaya başlar.

Aşağıdaki grafikler motorun değişik yükler altında ringing değerlerini göstermektedir. Motor yüksüzken çok fazla ringing oluşur. Fazla ringing fazla titreşim anlamına gelmektedir. Motor yüksüzken ya da çok hafif yüklerdeyken titreşim çok fazla olduğu için senkron kaybeder ve genellikle yerinde durur. Bu nedenle bir step motoru test ederken yüklü olmasına dikkat etmek gerekir.

Diğer iki grafikte motorun yüklü olduğu durumlar gösterilmektedir. Motoru düzgün yüklemek performansını akıcı hale getirecektir. Yük motorun sağlayabileceği torkun %30’u ile %70’i arasında olmalıdır ve yük eylemsizliği ile rotor eylemsizliği oranı 1:1 ile 10:1 arasında olmalıdır. Kısa ve hızlı hareketler için oran 1:1 ile 3:1 arasında olmalıdır.

Step Motor Uygulamaları:

Bilgisayar kontrollü step motorlar bir çeşit hareket kontrollü pozisyonlama sistemidir. Tipik olarak tutma ve pozisyonlama uygulamalarında açık çevrim bir sistemin dijital kontrol edilen parçalarıdırlar.

Lazer ve optik alanında genellikle yüksek kesinlikte pozisyonlama uygulamalarında lineer eyleyici, gonyometre ve ayna ayağı olarak kullanılırlar.

Ticari olarak step motorlarfloppy disk sürücülerinde, tarayıcılarda, yazıcılarda, slot makinelerinde, görüntü tarayıcılarda, kompakt disk sürücülerde ve akıllı ışıklandırma sistemlerinde kullanılırlar.

Step Motor Almadan Önce Dikkat Edilmesi Gerekenler

Aşağıdakiler doğru motoru bulmak için uygulanabilecek bilimsel olmayan kurallardır:

• Genel olarak motor gövdesi ne kadar uzunsa sağladığı tork o kadar yüksektir.
• Eğer motor sürücünüz, motorun ihtiyacı olan amper ve voltajı yaratamıyorsa, motor üreticisinin belirttiği torku üretmez.
• Bir motor nominal voltajının üstüne kesici sürücülerle rahatça çıkabilir ancak nominal akımını aşırı ısınma olmadan ve motoru yakmadan aşmak mümkün değildir.
• Step motorların nominal akım/tork durumunda çalışma ısıları 50⁰C’dir
• Güç watt (W) olarak ölçülür ve volt (V) x akım (A) olarak hesaplanır.
• Motora sağlanan güç hareket ve ısıya dönüşür
• Akım ve tork alakalıdır. Akım arttıkça tork artar. Fazla akım aynı zamanda fazla güç ve motorda ve motor sürücüde daha fazla ısınma demektir.

Sonuç

Özet olarak step motorlar pozisyonlama uygulamaları için muhteşemdir. Step motorlar darbe frekansı ayarlanarak uzaklık ve hız olarak yüksek keskinlikte kontrol edilebilirler. Yüksek kutup sayıları sayesinde açık çevrim olarak çalıştıkları halde yüksek doğrulukları vardır. Eğer projeye uygun olarak seçildiyse bir step motor asla adım kaçırmaz. Aynı zamanda pozisyon geri beslemesine ihtiyaç duymadıkları için maliyetleri daha düşüktür.

STEP MOTOR TEMELLERİ- PDF

Kaynaklar

http://reprap.org/wiki/Stepper_motor
http://www.omega.com/prodinfo/stepper_motors.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Stepper_motor
http://www.orientalmotor.com/technology/articles/step-motor-basics.html

Kısa Cevap: Ucuz bilgisayarların ve güç transistörlerin bulunmasıyla motorların içini ters çevirmek ve fırçaları çıkarmak mümkün oldu. Fırçasız DC motorlarda kalıcı mıknatıslar rotora yerleştirilir ve statordaki elektromıknatıslar hareket eder. Daha sonra yüksek güçlü transistörlere bağlı bir bilgisayarla şaft döndükçe elektromıknatıslar şarj edilir.

Aynı zamanda elektonikle çevrilen motorlar (electronically commutated motors – ECM, EC) olarak adlandırılan Fırçasız DC motorlar doğru akım elektrik kaynağına bağlı dahili tersleyici/anahtarlamalı (inverter/switching) güç kaynağı ile beslenen senkron motorlardır. Tersleyici/anahtarlamalı güç kaynağı motoru sürmek için bir AC dalga oluşturur. Ancak buradaki AC sinüsoidal bir dalga formu anlamına gelmez, sadece dalga formunun önemsiz olduğu çift yönlü bir sinyaldir. Ek olarak tersleyici çıkış sinyalini kontrol etmek için çeşitli sensörler ve devreler kullanılabilir.

Fırçasız vs. Fırçalı Motorlar:

Fırçalı DC Motorlar 1886dan beri ticari olarak kullanılmaktadır. Fırçasız motorlarsa 1962’ye kadar ticari olarak kullanılamamıştır.

Fırçalı DC motorlar durdukları zaman maksimum tork verirler. Hız arttıkça tork lineer olarak azalır. Fırçalı motorların bazı limitleri fırçasız motorlarla aşılabilir. Örneğin fırçasız motorlar daha yüksek verimlilik sunarlar ve komütatör montajı mekanik yıpranmaya karşı daha az hassastır. Bu artıların yanında gelen eksilerse;

• Potansiyel olarak daha az korumalı
• Daha karmaşık
• Daha pahalı kontrol elektroniği

Tipik bir fırçasız motorda dönen kalıcı mıknatıslar ve sabit armatür bulunur. Böylece hareket eden armatüre akım bağlama problemleri ortadan kalkar. Fırçasız motorlarda bir elektronik eleman, fırçalı motorlardaki bobinlerin fazlarını sürekli değiştirerek dönüşü sağlayan fırça/komütatör bölümünün yerini alır. Denetleyici benzer zaman ayarlı güç dağıtımını fırça komütatör sistemi yerine sabit durum devrelerle yaparak dönüşü sağlar.

Fırçasız motorların fırçalı motorlara göre bazı avantajları vardır,

• Ağırlığa oranla daha fazla tork
• Watt başına daha fazla tork
• Yüksek güvenilirlik
• Azalmış gürültü
• Daha uzun ömür (fırça ya da komütatör erozyonu yok)
• Komütatör yüzünden oluşan iyonize kıvılcımlar oluşmaz
• Genel olarak daha az elektromanyetik engelleme

Bobinsiz rotor sayesinde merkezcil kuvvetten etkilenmezler ve bobinler yuva tarafından desteklendiği için ısı iletimi yöntemiyle soğutulabilirler, böylece motoru soğutmak için içeriden hava geçmesi gerekmez. Bu aynı zamanda motorun içinin tamamen kapatılabilmesi ve kir ve yabancı maddelerden korunmasını sağlar.

Fırça yerine elektronikle dönüş sağlamak çok yüksek esnekliğe ve fırçalı motorların sahip olamayacağı kapasitelere ulaşmayı sağlar. Bunlara örnek olarak hız limiti, yavaş ya da yüksek doğrulukta kontrol için mikro adım ve sabitken tutma torku oluşturma verilebilir.

Fırçasız motorlar elektriği mekaniğe çevirirken fırçalı motorlara göre daha verimlidirler. Bu gelişmenin sebebi fırçasız motorların hızının belirlenme şeklinin voltaj değişimi yerine, elektriğin anahtarlanma frekansı ile olmasıdır.

Hareket Kontrol Sistemleri;

Fırçasız motorlar çoğunlukla pompa, fan ve spindle sürücüler gibi ayarlanabilir ya da değişken hız kontrolü yapılan uygulamalarda kullanılır. Fırçasız motorlar iyi hız tepkisi ile yüksek tork iletebilirler. Aynı zamanda uzaktan kontrol için kolayca otomatik hale getirebilirler. Yapı şekilleri nedeniyle iyi termal karakteristikleri ve yüksek enerji verimlilikleri vardır. Fırçasız motorlar değişken hız tepkisi alabilmek için elektronik motor denetleyicisi ve rotor pozisyonu geri beslemesi sağlayan sensörler içeren bir elektromekanik sistem içerisinde çalışır.

Fırçasız motorlar çoğunlukla makine alet servo sürücülerde servo motor olarak kullanılırlar. Servo motorlar genellikle mekanik yer değiştirme, pozisyon kontrolü ya da yüksek kesinlikte hareket kontrolü uygulamalarında kullanılır. Geçmişte servo motorlar olarak DC step motorlar kullanılmıştır. Ancak yapıları itibariyle step motorlar açık çevrim sistemlerde kullanıldığından tork darbelerine sebep olmaktadırlar. Fırçasız DC motorlar servo motorlar olarak daha uygunlardır çünkü yüksek kesinlikteki hareket sıkı kontrol edilen ve stabil operasyon sunan kapalı çevrim kontrol sistemi sebebiyledir.

Fırçasız Elektrik Motorlarının Detayları

Fırçasız motorlar RC helikopterlerde aynı boyuttaki konvansiyonel fırçalı motorlara oranla daha yüksek güç ve daha uzun uçuş süreleri sağlamak amacıyla kullanılırlar. Yüksek güç ve verimliliği sayesinde fırçasız motorlar yüksek performan helikopterler için ideal bir seçim olmaktadır.

Fırçasız motor ve fırçalı motor arasında ne fark vardır?

Fırçalı motorlarda iki kutuplu bir elektromıknatıs gibi hareket eden döner set olarak sarılı tel bobinler (armatür) bulunur. Mekanik bir döner anahtar (komütatör) her dönüşte iki kez elektrik akımının yönünü değiştirerek armatürün kutuplarının değişmesini ve kutupların dışarıdaki kalıcı mıknatısları itmesi ya da çekmesini sağlar. Armatürün kutupları, kalıcı mıknatısın kutuplarını geçtikçe komütatör armatürün polaritesini değiştirir. Ani polarite değişimi sırasında eylemsizlik sayesinde motor aynı yolunda düzgün şekilde ilerlemeye devam eder.

Fırçasız motorlarda ise harici rotor olarak kalıcı mıknatıs, 3 fazlı sürücü bobinler, rotorun pozisyonunu ölçmek için bir ya da daha fazla eleman ve ilgili motor sürücü elektronikleri kullanılır. Bobinler elektronik hız denetleyicisi tarafından rotor pozisyon sensörlerinden gelen bilgiye uygun olarak fazdan faza aktifleştirilirler.

Fırçalı motorların artıları ve eksileri

Fırçalı Motor Artıları

• Çift telli kontrol
• Bazıları daha uzun ömür için tekrar üretilebilirler
• Ucuz üretim maliyeti
• Basit ve ucuz kontrol
• Sabit hızlar için denetleyiciye ihtiyaç duyulmaz
• Elektroniklere ihtiyaç duymadığı için ekstrem koşullarda çalışabilir

Fırçalı Motor Eksileri

• Periyodik bakım gerektirir
• Yüksek hızlarda fırça sürtünmesi artar, bu nedenle kullanılabilecek tork azalır
• İç rotor yapısı nedeniyle düşük ısı kaybı (ısınma problemi)
• Yüksek rotor eylemsizliği dinamik karakteristiğini limitler
• Fırçaların mekanik limitleri nedeniyle düşük çalışma hız aralığı
• Fırça kavisi elektrik manyetik engellemeye sebep olan gürültü yaratır

Fırçasız Motor Artıları

• Pozisyon sensörlerine dayalı elektronik komütasyon
• Fırça olmadığı için daha az bakım gerektirir
• Hız tork oranı sayesinde kapasite dahilindeki ağırlığı her hızda yüklenebilir
• Yüksek verim, fırça yüzünden voltaj düşüşü oluşmaz
• Yüksek güç boyut oranı
• Gelişmiş termal karakteristiği nedeniyle düşük boyut. Bobinler kasaya bağlandığı için ısı kaybı daha kolay
• Yüksek hız aralığı – mekanik limitler yok
• Düşük elektrik gürültü

Fırçasız Motor Eksileri

• Yüksek üretim maliyeti
• Kontrolü karmaşık ve daha pahalı
• Motorün sürekli dönmesi için elektronik denetleyici gerekir. Bazen elektronik denetleyici motorun kendisinden daha pahalıdır

Fırçasız Motorlar Nasıl Çalışır (Animasyon Video)

Fırçasız DC Motorların Teknik Detayları

Kaynak:

http://www.thinkrc.com/faq/brushless-motors.php

Youtube Video:http://youtu.be/vD1_tNeK904

http://electrathonoftampabay.org/www/Documents/Motors/Brushless%20DC%20(BLDC)%20Motor%20Fundamentals.pdf

Brushed DC motors can be varied in speed by changing the operating voltage or the strength of the magnetic field. Depending on the connections of the field to the power supply, the speed and torque characteristics of a brushed motor can be altered to provide steady speed or speed inversely proportional to the mechanical load.

Brushed motors continue to be used for electrical propulsion, crans, paper machines and steel rolling mills. Since the brushes wear down and require replacement, brushless motors using power electronic devices have displaced brushed motors from many applications.

Brushed DC Motors

Simple Two-pole DC Motor

The simplest form of a Brushed DC motor is a two pole motor design. This design is the best to understand the forces and rotation.

When a current passes through the coil wound around a soft iron core, the side of the positive pole is acted upon by an upwards force, while the other side is acted upon by a downward force. According to Fleming’s left hand rule, the forces cause a turning effect on the coil, making it rotate. To make the motor rotate in a constant direction, “direct current” commutators make the current reverse in direction every half a cycle (in a two-pole motor) thus causing the motor to continue to rotate in the same direction.

Drawbacks of a 2 Pole DC Motor

A problem with the motor shown above is that when the plane of the coil is parallel to the magnetic field—i.e. when the rotor poles are 90 degrees from the stator poles—the torque is zero. In the pictures above, this occurs when the core of the coil is horizontal—the position it is just about to reach in the last picture on the right. The motor would not be able to start in this position. However, once it was started, it would continue to rotate through this position by momentum.

There is a second problem with this simple pole design. At the zero-torque position, both commutator brushes are touching (bridging) both commutator plates, resulting in a short-circuit. The power leads are shorted together through the commutator plates, and the coil is also short-circuited through both brushes (the coil is shorted twice, once through each brush independently).

The problem here is that this short uselessly consumes power without producing any motion (nor even any coil current.) In a low-current battery-powered demonstration this short-circuiting is generally not considered harmful. However, if a two-pole motor were designed to do actual work with several hundred watts of power output, this shorting could result in severe commutator overheating, brush damage, and potential welding of the brushes—if they were metallic—to the commutator. Carbon brushes, which are often used, would not weld. In any case, a short like this is very wasteful, drains batteries rapidly and, at a minimum, requires power supply components to be designed to much higher standards than would be needed just to run the motor without the shorting.

Basics of Brushed DC Motors

Electromotive Force (EMF) – An Important Point About DC Motors

If the shaft of a DC motor is turned by an external force, the motor will act like a generator and produce an Electromotive force (EMF). During normal operation, the spinning of the motor produces a voltage, known as the counter-EMF (CEMF) or back EMF, because it opposes the applied voltage on the motor.

The back EMF is the reason that the motor when free-running does not appear to have the same low electrical resistance as the wire contained in its winding. This is the same EMF that is produced when the motor is used as a generator (for example when an electrical load, such as a light bulb, is placed across the terminals of the motor and the motor shaft is driven with an external torque). Therefore, the total voltage drop across a motor consists of the CEMF voltage drop, and the parasitic voltage drop resulting from the internal resistance of the armature’s windings.

The current through a motor is given by the following equation:

The mechanical power produced by the motor is given by:

As an unloaded DC motor spins, it generates a backwards-flowing electromotive force that resists the current being applied to the motor. The current through the motor drops as the rotational speed increases, and a free-spinning motor has very little current. It is only when a load is applied to the motor that slows the rotor that the current draw through the motor increases.

TERMS used to Explain Brushed and Brushless Motors

Armature: The armature (or arm) is what spins in the motor and makes your rc helicopter move. It is made up of the commutator, laminations, shaft and winds. Electricity flows through the wires from the ESC to the end bell. It then travels through the brushes to the commutator, and into the windings on the arm. Since the windings are wrapped into a coil, they create a magnetic field when current is passed through them. This magnetic field is repelled and attracted to the magnets in the can causing the arm to turn.

Brush: Made of a silver, copper, or graphite compound and at the end of the shunt wire. They are what makes contact with the commutator and transfer the electric current to the commutator.

Commutator: Typically referred to as the Comm. The comm takes current from your brushes, which ride on this part of the arm, and sends it to the windings. The comm is not one solid piece, but is actually made up of 3 separate pieces. This allows the current to be switched to the different windings of the arm as it spins. Because it rubs against the brushes as the arm spins, the comm needs to be cleaned and shaped regularly.

Continuous / Burst Current: Continuous current measures how much current a motor can handle continuously, for an extended period of time. Burst current measures how much current a motor can handle for a short amount of time, about a few seconds.

Current Rating: This is the maximum current that a given motor can handle, measured in amps.

Endbell: The part of the motor that consists of the brush hoods and the tabs. The endbell holds the bearing that supports the short end of the shaft.

Kv Rating: The Kv number is the RPM per volt supplied to the motor. The KV number’s useful because it let’s you figure out how many volts you need to achieve a certain RPM, or vice versa. For example, a 1200 Kv motor, supplied with 3 volts, will run at a nominal 3600 rpm. The Kv rating always assumes no load on the motor, so the actual RPM that your achieve will be less than the one you calculate. Note that Kv is the voltage constant (capital-K, subscript v), not to be confused with the kilovolt, whose symbol is kV (lower-case k, capital V).

Laminations: The part of the armature the winds are wrapped around. These are usually about half a millimeter thick, and are stacked on top of each other. The laminations are sometimes shaped to provide a stronger field. They are usually made of iron ferrite.

Magnets: Provides the opposing force that the armature’s magnetic force pushes against.

RPM: This is a measure of angular speed, or how fast something is rotating. A motor’s RPM is simply how fast it can rotate per minute.

Torque: Torque is a measure of angular force, or how much “push” a rotating shaft has.

Volt: This measures electric potential, or how much “push” the electrons from a battery have. A greater voltage means that more energy is being applied to a given amount of charge.

Watt: This is a measure of power, or how fast energy is used.

Arduino masaüstü bilgisayarlarımıza göre daha yüksek çevresel farkındalığı olan ve çevresini kontrol edebilen bilgisayarlar yaratmak için kullanılan bir araçtır. Basit bir mikrodenetleyici kart tabanlı açık kaynaklı bir fiziksel hesaplama platformu ve karta yazılım geliştirme ortamıdır.

Arduino interaktif projeler geliştirmek için kullanılabilir. Değişik anahtarlar ve sensörlerden girdiler almak ve ışıkları, motorları ve diğer fiziksel çıkışları kontrol etmek genel kullanım amacıdır.

Arduino projeleri tek olabilir ya da bilgisayarınızdaki bir yazılımla haberleşebilirler. Kartlar elle monte edilebilir ya da monte edilmiş halde satın alınabilir. Açık kaynaklı geliştirme platformu ücretsiz olarak indirilebilir.

Arduino elektroniğin çok disiplinli alanlarda kullanımını sağlamak için geliştirilmiş tek kart mikrodenetleyicidir. Donanımı 8-bit Atmel AVR ya da 32-bit Atmel ARM tabanlı açık kaynaklı donanım kartından oluşur. Yazılımı standart programlama dili derleyicisi ve kart üzerinde mikrodenetleyiciyi programlamak için kullanılan programlayıcıdan (bootloader) oluşur.

Arduino kartları demonte olarak kendin yap projeleri olarak alınabilir. Elle montaj yapmak isteyenler için donanım tasarım bilgisi herkese açıktır.

Neden Arduino?

Fiziksel hesaplama için kullanılan bir çok mikrodenetleyici ve mikrodenetleyici platformu bulunmaktadır. Örneğin

• Parallax Basic Stamp
• Netmedia BX-24
• Phidgets
• MIT Handyboard

Bütün bu araçlar mikrodenetleyici programlamanın karmakarışık yanlarını alıp kolay kullanılabilir bir paket haline getiren sistemlerdir. Arduino da bunu yapmaktadır. Ancak Arduino’nun öğretmenlere, öğrencilere ve ilgili amatörlere sunduğu başka avantajları vardır. Bunlar;

Ucuz - Arduino kartları diğer mikrodenetleyici sistemlerine kıyasla daha ucuzdur. Arduinonun en ucuz versiyonu elle monte edilebilir. Buna rağmen monte edilmiş Arduino modülleri 50$ altında temin edilebilir.

Çok Platformlu - Arduino yazılımı Windows, Mac OSX ve Linux işletim sistemlerinde çalışabilir. Çoğu mikrodenetleyici sistem sadece Windows’ta çalışır.

Basit, Temiz Programlama Ortamı - Arduino programlama ortamı hem yeni başlayanlar için yeterince basit hem de ileri seviye kullanıcılar için yeterince esnektir. Süreç programlama ortamı tabanlı olduğu için bu ortamda eğitim görmüş öğrenciler kolayca öğrenebilirler.

Açık Kaynaklı ve Geliştirilebilir Yazılım - Arduino yazılımı açık kaynaklı bir araç olarak sunulmuştur ve ileri seviye kullanıcıların geliştirme yapmaları mümkündür. Dil C++ kütüphaneleri ile genişletilebilir ve teknik detayları anlamak isteyen kullanıcılıar Arduino programlama dilinden, asıl temelini aldığı AVR C programlama diline geçiş yapabilirler. Benzer olarak AVR C kodunuzu direk olarak Arduino programlarınızın içine ekleyebilirsiniz.

Açık Kaynaklı ve Geliştirilebilir Donanım - Arduino Atmel’in ATMega8 ve ATMega32 mikrodenetleyicileri temellidir. Modüllerin planları Creative Commons lisansı ile tüm ilgililere açılmıştır. Yani ileri seviye devre tasarımcıları modülleri kendilerine göre tasarlayıp, büyütebilir ve geliştirebilirler. Nispeten yeni başlayan kullanıcılar bile isterlerse breadboard versiyonunu oluşturup, hem nasıl çalıştığını anlayabilir hem de maliyeti düşürebilirler.

Arduino Fikri…

Arduino 2005 yılında İtalya’da Ivrea Tasarım Enstitüsü’nde bir öğrenci projesi olarak başladı. O zamanlar öğrenciler 100$ değerinde Basic Stamp’ler kullanmak zorundalardı ve eğitmenlerden biri olan Casey Rea’ya göre bu maliyet öğrenciler için çok yüksekti.

Kolombiyalı bir öğrenci olan Hernando Barragan tarafından yapılan bir donanım teziyle ilk Arduino prototipi ortaya çıkmış oldu. Daha sonra eğitmenler kartı daha ucuz, daha hafif ve açık kaynaklı olarak yayınlanabilir bir hale getirmek için uğraştı. Sonunda okul kapandı  ve araştırmacılardan biri olan David Cuartielles projeyi bir üst seviyeye taşımaya karar verdi.

Donanım

Bir Arduino kartı bir adet Atmel 8-bit AVR mikrodenetleyicisi ve programlama ve başka devrelerle uyumlu çalışmasını sağlamak için gereken tamamlayıcı elemanlardan oluşur. Arduino’nun çok önemli bir özelliği konektör çıkış yapılarındaki standartlaşmadır. Bu sayede CPU kartı shield olarak bilinen çok değişik tiplerde eklentilerle uyum içinde çalışabilir. Bazı shieldlar Arduino ile özel olarak atanmış bazı pinlerle haberleşse de temel iletişim şekli kart ile I2C üzerinden haberleşmeleridir. Bu sayede yığınlanma denilen, bir çok Arduino shieldının beraber kullanılabilmesi gibi çok kullanışlı bir özellik de kazanılmıştır.

Yazılım

Arduino tümleşik geliştirme ortamı (integrated development environment – IDE) Java ile yazılmış, platformlar arası ve süreç programlama dilinden (process programming language) türemiş bir uygulamadır. Tasarlanma amacı yazılım geliştirmeye uzak sanatçılara ve yeni başlayanlara programlamayı tanıştırmaktır. Arduino yazılımı derleme ve karta kod yükleme yapabilme yeteneği olan bir kod editöründen ibarettir. Arduino için yazılan bir program ya da koda “sketch” (eskiz) denir.

Arduino programları C ya da C++ ile yazılır. Arduino IDE “wiring” denilen ve sık kullanılan bir çok giriş çıkış operasyonunu kolaylaştıran bir yazılım kütüphanesi ile gelir. Kullanıcıların sürekli çalışan bir program yazmaları için sadece iki fonksiyon tanımlamaları yeterlidir.

• setup(): program başladığınca çalışan ve özellikleri ayarlayan fonksiyon
• loop(): kart beslendiği sürece sürekli çağırılan döngü fonksiyonu

Basit bir ilk program: 

Mikrodenetleyicinin basitçe bir LEDi açıp kapamasını sağlayan tipik bir program altta gösterildiği gibi yazılabilir:

#define LED_PIN 13

void setup () {
  pinMode (LED_PIN, OUTPUT); // Pin 13ü dijital çıkış olarak ayarlar
}

void loop () {
  digitalWrite (LED_PIN, HIGH); // LED'i yak
  delay (1000); // Bir saniye bekle (1000 milisaniye)
  digitalWrite (LED_PIN, LOW); // LED'i söndür
  delay (1000); // Bir saniye bekle
}

 Arduino Kartı Nedir? 

Bu MicroNugget bölümünde CBT Nugget eğitmeni Eli “The Computer Guy” robot ve otomatik araçlar yaratmanızı sağlayan ucuz ve küçük bilgisayar kartını tanıtıyor.

Kaynak

http://arduino.cc/en/Guide/Windows

Genelde havadan görüntüleme amacıyla kullanılan Quadkopterlerin birlikte hareket ederek neler yapabileceklerini bize gösteren son derece “İlham Verici” bu videoyu izlemenizi ve görüşlerinizi bizimle paylaşmanızı bekliyoruz.

Dişli, çevresinde eşit aralıklarla dişler bulunan bir tekerdir. Dişliler dönme mekaniğinde yalnızca bir yerden bir yere hareket aktarmak için değil, aynı zamanda sundukları mekanik avantaj için de kullanılırlar. Bir şafttan diğerine hareket aktaran iki ya da daha fazla dişliye dişli düzeni (gear train) denir. Dişliler genellikle dönel hareketi aktarmak için kullanılsa da pistonlu hareketi dönel harekete çevirmek ya da dönel hareketi pistonlu harekete çevirmek için de kullanılabilirler.

Dişliler çok değişik güç aktarımı ya da hareket kontrolü yapabilen çok yönlü mekanik elemanlardır. Bunlara örnek olarak;

• Dönme hızını değiştirmek
• Dönme yönünü değiştirme
• Dönel hareketin açısal oryantasyonunu değiştirmek
• Torkun veya dönme gücünün çarpılması ya da bölünmesi
• Dönel hareketi lineer harekete çevirme ya da tam tersi
• Dönel hareketin yerini değiştirme ya da kaydırma

Bütün dişliler,  iç dişli ya da dış dişli olarak sınıflandırılabilir.

• Dış dişliler, dişleri diskin ya da tekerin dış yüzeyinde bulunan dişlilerdir.
• İç dişliler, yüzük ya da silindir şekliden dişleri içeri bakan dişlilerdir.

TÜM DİŞLİ TİPLERİ

A- Düz Dişliler: Dişleri diskin ucunda dönüş eksenine paralel olacak şekilde kesilmiş silindirik dış dişlilerdir. En basit dişli tiplerindendir. Normalde dönel hareketi iki paralel şaft arasında iletir. İç dişliler düz dişlilerin bir varyasyonudurlar. Tek farkları dişlerinin dışarıda değil içeride olmasıdır.

B- İç Dişliler: Genellikle küçük dişliler (pinion) tarafından sürülürler. İç dişliler düz dişlilerin tersyüz olmuş halleridir. Bir diğer deyişle dişler dışarısı yerine içeriye açılmıştır ve dışarısı düz bırakılmıştır. Bu tasarım sayesinde sürücü küçük dişlinin (pinion) iç dişlinin içinde çalışması sağlanır. Böylece temiz bir çalışma sağlanır. İç dişliler hafif uygulamalar için uygundur ve sadece pirinç malzemeyle üretilir.

İç dişlilerin avantajları:

• Azaltılmış kayma hareketi
• Azaltılmış diş yıpranması

Bir dişin, başka bir diş üzerinde kayma hareketi yapması sürtünme oluşturur. Sürtünme yüzünden dişlide yıpranma ve kırılma olabilir. Kayma hareketinin dişli ömrünü uzatır.

C-Dişli Ray (Rack and Pinion): Dönel hareketi lineer harekete çevirir. Beraber kullanıldıklarında ray, dişlinin dönel hareketini pistonlu harekete çevirir. Tam tersi de mümkündür. Bazı sistemlerde dişli sabit bir pozisyonda döner ve serbest pozisyondaki rayı dönerek ileri geri hareket ettirir. Bu sistemi araçların dönme mekanizmasında görmek mümkündür. Bir diğer sistemde ise, ray sabitken dişli ray üzerinde aşağı yukarı hareket eder. Füniküler raylar bu sürüş mekanizmasında çalışırlar.

D-Konik Dişliler (Ayna Dişli – Bevel Gear): Düz dişleri konik çevrede kesilmiş dişlilerdir. Genelde iki konik dişli birbiriyle dik açıyla birleşir.

Düz konik dişliler en basit konik dişlilerdendir. Düz dişleri çiftlendiğinde anlık doğru temas sağlar. Bu dişliler, ortalama üstü tork iletimi sağlar ancak spiral konik dişliler kadar sessiz ve akışkan çalışmazlar. Orta yük kapasitesi sağlarlar.

Spiral konik dişlilerin, eğimli dişleri vardır. Eğimin dişli ekseniyle spiral açısı, oldukça çok dişlinin üst üste gelmesine olanak sağlar ve aynı zamanda en az iki dişli temas halindedir. Bu dişliler düz konik dişlilere oranla daha az diş yüküne sahiptirler ve 8 kat daha hızlı dönebilirler. Yüksek yük kapasiteleri vardır.

Şiv dişliler (miter gear) aralarında 90 derece açı olan dönen giriş ve çıkış şaftları arasında eşit sayıda diş bulunan konik dişlilerdir.

Hipoid dişliler (hypoid gear) iki kesişmeyen şaftın eksenleri dik ise kullanılan sarmal konik dişlilerdir. Genellikle otomobillerde tahrik şaftını arka dingillere bağlamak için kullanılırlar ve genellikle yanlış olarak spiral dişli olarak adlandırılırlar.

E-Sarmal Dişliler: Dişleri eksene paralel kesilmek yerine belirli bir açıyla kesilmiş dış silindirik dişlilerdir. Basit bir sarmal dişlide dişler şaft ekseni ile belirli bir açı farkıyla bulunur ve şaft dönerken sarmal hareket yaparlar. Açılı dişleri sayesinde düz dişlilere göre daha akıcı ve sessiz çalışırlar ve dişleri dik açıdan daha dar bir açıyla tutturulduğu için daha yüksek yükler taşıyabilirler. Balık sırtı ve salyangoz (vorm – sonsuz vida) dişli (worm gear) sarmal dişli geometrisine dayanır.

F-Balık Sırtı Dişliler (Çift Sarmal Dişli – Herringbone/Double Helical Gear):  Dişlinin yüzüne karşı V-şekilli sağ-el sol-el sarmal açıları olan sarmal dişlilerdir. Bu geometri sarmal dişlerdeki eksensel itişi sıfırlar.

G-Salyangoz Dişli (Vorm – Sonsuz Vida): Sarmal dişlilerin farklı bir varyasyonudur. Salyangoz dişli, sarmal dişliye tutunan bir ya da iki sürekli sarmal dişli, uzun ince silindirik şekillidir. Salyangoz dişli dişleri sarmal dişli dişleri gibi direk olarak dönüş basıncı uygulamak yerine, sürülen diş karşısında kayar. Salyangoz dişliler genellikle 90 derecelik açılardaki şaftlar arasında çok düşük hızlarda dönüş iletmek için kullanılır.

H-Yüz Dişlileri: Düz diş yüzeyleri vardır ancak eksenleri şaft eksenleriyle dik düzlemdedirler. Anlık nokta teması kurmak için tasarlanmışlardır. Bu dişliler dik açılı sürücülerde kullanılırlar ama düşük yük kapasiteleri vardır.

I-Kafes (Fener) Dişlileri: Diş yerine kuş kafesleri ya da fenerlerdeki gibi dingile paralel ve çember şeklinde dizilmiş silindirik çubuklar bulunur. Tüm montaj üstte ve alttaki disklerle bir arada tutulur. Kafes dişliler küçük dişlilerden daha verimlidir. Kafes dişlilerde, kir küçük dişlilerdeki gibi sıkışıp yorulmaya sebep olmak yerine çubuklar arasından düşer.

J- Dairesel Olmayaan Dişliler: Özel karakteristikleri olan ve özel amaçlara yönelik üretilen dişlilerdir. Normal dişliler torku bir başla yere minimum gürültü, yorulma ve maksimum verimlilikle iletmek için optimize edilseler de dairesel olmayan dişlilerin asıl amaçları oran varyasyonları, dingil yer değiştirme osilasyonları vb. olabilir. Genel kullanım alanları tekstil makineler, potansiyometreler, sürekli değişken iletimler, pencere gölge panel sürücüleri, mekanik presler ve yüksek tork hidrolik motorlardır.

K- 3B Dişliler : 

L – Manyetik Dişliler: Manyetik dişlilerin tüm dişleri birer sabit mıknatıs gibi davranır. Dişlinin tüm parçaları diğer dişlilerde olduğu gibi geri tepme yeteneği ile monte edilir. Düşük yüklerde bu dişliler temas etmeden çalışır ve gürültüsüz, yüksek güvenilirlik sağlar.