Cellat - Sumo Robot (Büyük oynamak)

MEB Robotik yarışması 09'a yetiştiremediğim 2009 model sumo robotum:) Projenin tasarım ve üretimi toplam 2 ayımı aldı.


Sumo Robotun mekanik kısmını geliştirme aşamasında toplam 3 kez gövdesinin tasarımını değiştirdim. Gövdelerden biri kırmızı renkli diğerleri siyah renkliydi. Son tasarımda devre kartları için tüm cıvata-somun delikleri tan yerli yerinde ve alandan maksimum verim alınabilecek şekilde ürettim.

Motorları motor klapeleri tutuyor.


Robotun ilk katının üstten görünümü


Robotun Gövdesinin lazer kesim için planı.
Robotta toplam 3 kat var. Ortadaki cellat yazılı plaka en üst kat. LCD ekranı ve altta 5 butonun girmesi için yuvarlak delikler bulunuyor.
Soldaki plakada devre kartlarının yerleşimi için delikler ve motor kabloları için dikdörtgen boşluklar var.
Sağ plaka da motorları tutan şasi.

Aralayıcılar (Standofflar)
Robotun sandviç tasarımında pleksiglas levhaların arasında kalın 5cm'lik aralayıcılardan kullandım.



Cellatın Hızı
Tam güçte robotun hızının 1 metre/ sn'den hızlı olmasını planlıyordum. Yukarıdaki fotograf dizisinden de anlaşılabilecegi gibi robot oldukça hızlı. Elektrik verildiğinde 1 sn içinde voltaj 1,9V'tan 19V'a çıkıyor ve robot 60 cm yol almış oluyor. Peki 4. fotografta ne oldu? 4. Fotografta robot sertçe yere düşüp pleksiglas gövdesi kırılıyor:)



Sumo Robotun Baskı Devresi (PCB)
İlk planladığım sumo robotta daha sağlam olması için delikli pertinaks yerine tüm devreleri pcb ile yapmaktı. Bu nedenle yukarıdaki anakartı çizdim, daha sonrasında zaman gittikçe daraldı ve pcb'yi geliştiremedim, ben de el yapımı delikli pertinaksa devam ettim. Eğer siz de bir proje yapmayı planlıyorsanız Cellat robotumun pcb tasarım dosyasını kullanabilirsiniz.
Cellat-sumo-robot-pcb.rar (Diptrace tasarım dosyası içindedir)


Mikrokontrolör:
Robotta 16F877 kullandım.
Robotun kullandığı giriş çıkışlar
4 pin - CNY70 sensörü
6 pin - Motor kontrol devresine ( her bir motor çifti için 2 yön ve bir PWM)
4 pin - IR Rakip sensörleri
1 pin - Buzzer ( 5sn beklemesini sesli yapıyor)
5 pin - Program Butonları
6 pin - LCD
Robot MCU'nun toplam 26 pinini kullanıyor. Pic16F877'nin 33 giriş çıkışı (I/O) var.


Sensörler
Robotta Cny70 kontrast sensörleri ve Kızıldev ır sensörlerinden kullandım yalnızca. Kızıldev ir sensördeki pna4602M'lerin tepki süreleri mikrosaniye mertebesindeyken alternatif olabilecek sharp ır sensörlerin yada ultrasonik sensörlerin (ping, SRF04, SRF08..) tepki süreleri minimum 20milisaniye ki bu sürede hızlı bir robot için uygun olmayacaktır.



Maxon Motorlar
Motorun bilgilerine maxon-motor.pdf linkinden ulaşabilirsiniz. 4 motorda aslında arka kısımlarında encoder'lar mevcut ama 10cm'e sığdırabilmek için encoder kısımlarını çıkardım. Bu şekilde motorun boyu uçtan uca 10cm'e indi.

Maxon Motor
Gücü	11 Watt
Tork	10kg-cm Zorlanma Torku
Rpm	638 Rpm @ 48V
Voltaj	48V !!!
Çektiği Akım	Min 15mA - max 1A
Motor Ağırlığı	390 gr (dişli kutusuyla birlikte)
Dişli Kutusu Düşürme Oranı	14:1

Motor Kontrol Devresi
Motorlar 48V'luk olduğu için en çok sorun yaratan kısım uygun motor kontrol devresi bulmakla geçti. En pratik olarak kullanılabilecek LMD18200 entegresi vardı. Daha uygun bir çözüm bulamayınca bu entegreyi kullandım.

Motor Kontrol Entegresi LMD18200D
Motor Voltajı	Min 7V MAx 55V
Maksimum Akım	3A
Sürebileceği Motor	Tek kanal (bu nedenle 2 LMD18200 entegresi kullandım)
RDS direnci	0,3 Ohm (Düşük ısınmayı sağlıyor)
Voltaj regülatörü	Dahili Regülatör

Motor kontrol devresiyle pic mikrokontrolör arasındaki iletimi optoküplör kullanarak korumaya aldım. Kullandığım optoküplör Sharp PC817 modeli, Cny70 sensörü gibi harici olarak 2 dirençle kullanıyoruz. PWM bağlantılarını bu şekilde yalıttım. Yön girişlerineyse 220 ohm direnç bağlayarak pic'ten geçebilecek maksimum akımı sınırladım.

Kullandığım Piller
Robotta kullandığım 48V luk motorlar nedeniyle bu projenin en korkutucu kısmı pillerdi. ($$$) Ve tabi motorların robotun ağırlığı ve pillerinde ağırlığının uygun sınırlar içinde kalmalıydı.
İlk olarak li-po pilleri inceledim, li-po piller hem hafif hem iyi akım verebildikleri için çok uygunlardı. Ama Bu pil çeşidi de sponsor desteğine ihtiyaç duyduğu için bıraktım:)


2. seçeneğim cep telefonlarında kullanılan lityum iyon piller bu pil çeşidi de li-poya göre daha az akım vermekle beraber çok uygun fiyatlarda bulabildiğim için bu pilleri seri bağlayarak ve li-po pillerdeki gibi balancer soketini de yaparak lehimledim. Lehimleme işlemi yaklaşık 2 saatimi aldı. Pillerin dış gövdelerini güçlendirmek ve çarpma gibi durumlara karşı yalıtmak için 3-4 kat bantladım. . Fotografta görülen pil grubundan 2 adet yaptım. Ama robota bağladığımd şöyle bir sorunla karşılaştım. Bu lityum-iyon pillerin içinde kısa devre koruması varmış, (evet sonra öğrendim), robot fazla akım çektiği anda bu devre kısa devre olduğunu zannedip gücü kesiyor. Bu durumla karşılaşınca yeni bir alternatif arayışına girdim:)

Ve son olarak, NiMH pillerde karar kıldım. Toplam 36 adet AAA (kumanda pili boyutu) pil kullanıyorum. Tam şarjda 48V'a kadar doluyorlar.

36 pili, 9'ar pilden 4 grup yaptırtım. Sumo robotun 2. katında devre kartlarının altına düzgün bir şekilde çift taraflı bantla yapıştırdım. Pillerin verdikleri akım 1000ma, düşük akım veriyorlar ve çabuk bitiyorlar ama aynı oranda da çabuk şarj edilebiliyorlar.

Voltaj Regülatörü
Yüksek Voltaj, iyi bir voltaj regülatörü gerektiriyordu. Bu nedenle lineer bir voltaj regülatörü değil de (7805 gibi) anahtarlamalı bir voltaj regülatörü (SMPS) kullandım.
Devrenin kalbinde LM2575 entegresi var. http://www.robotus.net/robovolt-robot-voltaj-regulatoru.asp linkinden de kullandığım devreyi inceleyebilir, satın alabilirsiniz.


Neoprene Tekerlekler:
Robotun tekerlekleri 60mm çaplı 45mm genişliğinde neoprene süngerden tekerlekler. Bugüne kadar gördüğüm en iyi sumo tekerlekleri.
Tekerleklerin merkezi altıgen şeklinde bir plastikten yapılmış. Robotta en çok uğraştıran kısımlardan biri de tekerleği motora adapte edebilmek oldu. Motor Kaplinlerini kullandım. Kaplinleri merkeze sıkıştırma ve silikonla iyice oturttum ve kaplinlerin setuskul vidalarıyla motor şaftını sıktım. Sonuç mükemmel:)

Sumo Robotun boyut & Ağırlık Bilgileri
Robot bittiğinde en ve boyca iri bir proje ortaya çıktı. 3 kat toplam 15cm yükseklikte en ve boy da 20'şer cm.
Cellat'ın ağırlığıysa 2850gr.



Sumo Robotun Programlanması
Cellatın elektronik ve mekaniğini bitirdikten sonra programlama kısmı başladı. Robotun en üst katındaki 5 buton aracılığıyla programlar seçiliyor. Ve her bir programın adı lcd ekranda yazılıyor. Motorlar çok hızlı olduğu için robotun programında donanımsal pwm (hardware pwm) modülü kullandım.
Picbasic'de donanımsal pwm için HPWM komutunu kullanıyorum.

Pic 16F877'nin 16. ve 17. pinleri yani PortC.1 ve PortC.2 pinleri HPWM komutu için uygunlar. Programda da bu pinleri kullanıyorum.

5 Metalik Buton - 5 Robot Programı

Sonuç
Projemi rafa kaldırdım. İleride aynı özellikler de, 2 maxon motorlu ince, uzun bir eğik düzlemli bir sumo robot yapmak daha iyi olabilir:)

Fırat Dede // Eylül 2009

Diğer Linkler
Derin Darbe - 6 Motorlu sumo Robotum
MEB Robotik Yarışması 09
Robot Sensörleri
Yahoo Robotik Grubumuz - 850'den fazla üye
---------------------------------------------------------------------------------  

Alttaki formu doldurarak 15 dakika içinde 24 sayfalık, detaylı "Sumo Robot Yapımının 7 Sırrı" E-kitabına sahip olabilirsiniz:)

	*  Adınız: *  E-mailiniz:
	15 Dakika içinde "Sumo Robot Yapımının 7 Sırrı" e-kitabı mailinize gönderilecektir.