7.2 robotic 4 Tekerlekli ve 2 Tekerlekli Robotlar İçin Temel Bileşenler ve Tasarım İlkeleri

4 Tekerlekli ve 2 Tekerlekli Robotlar İçin Temel Bileşenler ve Tasarım İlkeleri

Tekerlekli robotlar, basitlikleri, verimlilikleri ve çok yönlülükleri nedeniyle robotik sistemlerde en yaygın kullanılan tasarımlardan biridir. Bu makale, 4 tekerlekli ve 2 tekerlekli robotların inşası için gerekli temel bileşenleri ve tasarım ilkelerini ele almaktadır.

1. Tekerlekli Robotlara Genel Bakış

1.1 4 Tekerlekli Robotlar

• Avantajları:
  • Yüksek stabilite ve yük taşıma kapasitesi sağlar.
  • Düz zeminlerde ve otonom navigasyon sistemlerinde kullanılır.

1.2 2 Tekerlekli Robotlar

• Avantajları:
  • Daha kompakt, çevik ve kendini dengeleyebilir.
  • Genellikle destek için yönlendirme tekerleği (caster wheel) kullanır.

2. Tekerlekli Robotların Temel Bileşenleri

2.1 Şasi (Gövde)

• Amacı: Robotun yapısal bütünlüğünü sağlar, tüm bileşenleri taşır.
• Malzeme Seçenekleri:
  • Plastik → Hafif, düşük maliyetli.
  • Metal → Daha dayanıklı, ağır iş robotları için uygun.
• Tasarım Dikkat Noktaları:
  • Motorlar, sensörler, piller ve kablolar için yeterli alan bırakılmalıdır.

2.2 Tekerlekler

• Amacı: Robotun hareket kabiliyetini sağlar.
• Tekerlek Türleri:
  • Standart Tekerlekler → Genel amaçlı robotlar için.
  • Omni Tekerlekler → Çok yönlü hareket için idealdir.
  • Caster Tekerlekler → 2 tekerlekli robotların denge desteğini sağlar.

2.3 Motorlar

• Amacı: Elektrik enerjisini mekanik harekete dönüştürür.
• Motor Türleri:
  • DC Motorlar → Temel uygulamalar için.
  • Stepper Motorlar → Hassas hareket için.
  • Servo Motorlar → Açısal konum kontrolü için.

Şema: Motor – Tekerlek Bağlantısı

   [ Mikrodenetleyici ]
           |
     [ Motor Sürücüsü ]
           |
       [ DC Motor ]
           |
       [ Tekerlek ]

2.4 Güç Kaynağı

• Amacı: Robotun bileşenlerine güç sağlar.
• Pil Seçenekleri:
  • LiPo Piller → Hafif, yüksek enerji yoğunluğuna sahip.
  • Kurşun-Asit Piller → Ağır hizmet robotları için uygundur.

2.5 Sensörler

• Amacı: Çevresel verileri toplayarak karar verme sürecine katkı sağlar.
• Örnek Sensörler:
  • Ultrasonik Sensörler → Engel algılama.
  • Kızılötesi Sensörler (IR) → Çizgi takip etme.
  • IMU Sensörleri → Yönelim ve hareket takibi.

Şema: Sensörlerin Robot Entegrasyonu

   [ Ultrasonik Sensör ]
           |
   [ Mikrodenetleyici ] -- [ Motor Sürücüsü ] -- [ Motorlar ]
           |
   [ IR Sensör ]

2.6 Mikrodenetleyici

• Amacı: Robotun beyni olarak girişleri işler, eylemleri belirler.
• Popüler Seçenekler:
  • Arduino Uno → Temel robot kontrolü için.
  • Raspberry Pi → Daha güçlü işlem gerektiren robotlar için.

3. Robot Tasarım İlkeleri

3.1 Stabilite

• 4 Tekerlekli Robotlar: Dört temas noktası sayesinde doğrudan stabildir.
• 2 Tekerlekli Robotlar: IMU sensörleri, jiroskop veya dengeleyici algoritmalar kullanılarak stabilite sağlanır.

3.2 Manevra Kabiliyeti

• Diferansiyel Sürüş → Motorların hız farkı ile yön değiştirme.
• Omni Yönlendirme → Her yöne serbestçe hareket edebilme.

3.3 Güç Yönetimi

• Pilin voltajı ve kapasitesi, motor gereksinimleriyle uyumlu olmalıdır.

Grafik: Yük ile Batarya Ömrü

Batarya Ömrü (dk)
↑
|
30 |         x
20 |     x
10 | x
   +--------------------> Yük (kg)

3.4 Kontrol Sistemi

• Navigasyon ve engel algılama gibi görevler için kontrol algoritmaları:
  • PID Denetleyiciler
  • Yol Planlama Algoritmaları

4. Tekerlekli Robotların Uygulamaları

4.1 4 Tekerlekli Robotlar

• Otonom Teslimat Robotları → Depo ve lojistik sektöründe kullanılır.
• Endüstriyel Otomasyon → Üretim hatlarında taşımacılık.

4.2 2 Tekerlekli Robotlar

• Kendini Dengeleyen Kişisel Taşıyıcılar → Segway gibi ulaşım cihazları.
• Eğitim Robotik Projeleri → STEM eğitiminde yaygın olarak kullanılır.

5. Örnek Şemalar

5.1 Basit 4 Tekerlekli Robot

  [ Motor 1 ] -- [ Tekerlek ]               [ Tekerlek ] -- [ Motor 2 ]
         |                                       |
   [ Motor Sürücüsü ]                      [ Motor Sürücüsü ]
             |                                    |
       [ Mikrodenetleyici ] -- [ Güç Kaynağı ]

5.2 Kendini Dengeleyen 2 Tekerlekli Robot

        [ IMU Sensörü ]
              |
       [ Mikrodenetleyici ]
              |
       [ Motor Sürücüsü ]
        /           \
 [ Motor 1 ]      [ Motor 2 ]
     |                 |
 [ Tekerlek ]         [ Tekerlek ]

6. Sonuç

• 4 tekerlekli ve 2 tekerlekli robotların tasarımı, bileşenlerin doğru seçimi ve entegrasyonu ile optimize edilebilir.
• Bu temel tasarım ilkeleri, robotların navigasyon, etkileşim ve belirli görevleri yerine getirme yeteneklerini artırır.
• Daha karmaşık robotik sistemlere geçiş için sağlam bir temel oluşturur.