Robot Yapmak İsteyenler!

[ABYS]

quadrotor yapmak güzel bir fikir olabilir.

 

[window_s]

Quadrotor Hikayesi

Özen Özkaya

Quadrotor Hikayesi, En Baştan!

--
Bu yazının amacı IV. FARUK'un oluşum sürecini tüm OTOKON üyeleri ile paylaşmaktır. Zaman ilerledikce bu başlığın uzunluğu da artacaktır. Yazın tamamen bir hayal olarak başlayan quadrotor şu zamana kadar bize katedilen zamanla ölçülemeyecek tecrübeler kazandırdı. Birçok disiplinin birleşimini gerektiren bir proje ile uğraşmak yeni birşeyler öğrenmek için gerçekten güzel bir yolmuş. Ayrıca şunu da belirtnek isterim ki QUADROTOR PROJESİ TAMAMEN BİR TAKIM İŞİDİR

Şimdi geçelim sürece...

Öncelikle malzemelerin geliş sürecine kadar elimizden geldiğince bir araştırma sürecine girdik. Bu yolda google'ın tüm imkanlarını kullanmak suretiyle inanılmaz bir döküman arşivi elde ettik. Bu dökümanlardan ingilizce olanları zaman içine yayarak okuduk. Burada iyi bir teorik bilgi arşivi edindik. Ancak bunların pratiğe dökülmesi gercekten cok zor oluyor =) Neyse sonraki aşamada temel bir mekanik tasarım yaptık ve o tasarımı Uçak Uzay fakültesinden cok bilgili büyüklerimizle tartıştık, bize inanılmaz yardımcı oldular ve bu günkü kasanın temellerini o zamandan atmış olduk. Dolayısııyla malzelemer elimize gecince ne yapacagımızı cok iyi biliyorduk. Nitekim kasayı bir iki günde tamamladık. Neyse dediğim gibi malzemeler gelene kadar yani şubat tatilinin sonuna kadar bayagı bi araştırma yaptık devre tasarımları inceledik mekank aksam inceledik biraz RF kastık biraz Aerodinamik kastık bişeler öğrendik. Ne öğrenmemiz gerektiğini de incelediğimiz datasheetler ve makaleler bize söyledi... Sonra bir malzeme listesi oluşturduk listeyi aşağıda belirtiyorum:

IMU: 130 $
http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=837
2 eksenli ivme sensörü + tek eksen gyro ADC, 2 gram...


3 gyro: 3 x 30$
ADXRS300 | ±300°/sec Single Chip Yaw Rate Gyro with Signal Conditioning | Inertial Sensors | Sensors | Analog Devices



4 adet
HiModel 860mAh 11.1V 20C Lithium Polymer Battery Pack W/ balancer | HiModel
LİPO pil...
Boyutlar:67x30x25(mm) / 2.6 x 1.1.7 x 0.98 in
Ağırlık:84.5g / 2.98oz
Voltaj:11.1V
Kapasite:860mAh
Kombinasyon: 3S1P
devamlı deşarj: 20C
acil şarj: 30C



5 adet

HiModel FLY Seires Brushless Speed Control Type FLY-12A | HiModel
Type: FLY-12A - sürücü devresi
· Ağırlık: 7.1 g
· Boyut: 22 x18 x5 mm
· Sabit Akım: 12A
· Max Akım: 15A (for ten seconds)
· FET: 6
· BEC: Evet,2A
· PWM: 8 KHz
· Besleme: 2 veya 3 Li-Po, or 6 to10 Ni-MH/Ni-Cd

4 adet

1450KV HiModel Outrunner Brushless Motors W/ Prop adapter Type A2208/14 | HiModel
Fırçasız motor
Tip: A2208/14
Besleme:2-3 Li-Poly, 6-8 Ni-Mh/Ni-Cd
RPM/V:1450 RMP/V
Max. verim:80%
Max. verimdeki akım:5-9A (>74%)
Yüklenmeden, akım / 10 V: 0.6 A
Akım kapasitesi:12A/60 s
İç direnç: 140 m?
Boyutlar:27.5x26 mm
Shaft çapı: 3 mm
Ağırlık:36g /1.27 oz
11.1 V ile beslendiğinde 10-13.6 A arası akım çeker. Bu durumda 440 - 550
gram kaldırabilir. Bu durumda 873 rpm/V ile çalışır.


16 tane
GWS GW/EP7035 178x89 Direct Drive Propeller | GWS
Pervaneler...
Boyutlar:7x3.5 in / 178x89 mm


1 adet

35Mhz Futaba 9CHP-PCM Super 9-Channel Radio Control System W/R149DP 4x S3001 | Futaba

Futaba max boy FM kontrolör, özelliklerini çevirmek saatlerimi alırdı
Transmitter(super version):
Futabanın ayrıntılarına girmiyorum =)


1 adet

DN Power Micro-Controlled LiPo/Li-ion Balance Charger w/ LCD Display | DN POWER
Bu da orta karar bir LİPO pil şarj aleti...

Şimdi baktığımda cok daha profosyonel calışmalar için şu imu daha uygun olabilir:
http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8192

Onun haricinde 4 adet carbon çubuk ( 8mm kalınlığında ) 2 m2 kadar
karbonfiber. tahta vs lazım olacak mekanik aksam için.

Elektronik kısmın yukarıdan başka geri kalan kısmı en fazla 100 ytl
tutuyor yazmaya gerek duymadım. bu kısım Türkiye'de var. Ama ille merak eden olursa MC olarak PIC16F877 kullanıyoruz 2 adet. Gerisi zaten ufak ayrıntılar. İleride devre şemalarını ve diyagramları da ekleyeceğim. Şimdi malzemeler elimize geldi ne yapıyoruz? Hemen başlıor muyuz? Tabi ki hayır =) Önce bi malzemelerin tanınma süreci var... malzemeler elimize geldi ama eksik var mı? Bu malzemeler belkediğimiz gibi mi vs. bi baktık, nitekim HHOdan cekici pervane söylenmediğini gördük ve 3 palli yeni pervane takımını spariş ettik sonradan. Neyse malzemeleri tanıdıktan sonra kasa oluşturmak üzere Farabi, ben, Ahmen Tansu bi de Onur uçak uzaya kurulduk. Çok kısa zamanda mekanik aksamı bitirdik ve ufak bir uçuş deneyimi yaşadık. Quadrotor düşüp kırılmasın diye yerden cok az havalandık, ancak yeterli güç verdiğimizde gerçekten cok hızlı biçimde yükselebildiğini de gördük =)

Neyse projeye başlamadan önce görev dağılımlarını belirledik tabi ki bu konu da bir A planı bir B planı bir C planı bir de D planımız wardı =) Ne gerek vardı demeyin şu an projeye C planıyla devam ediyoruz =) Neyse ilk belirlenen ekip şöyle idi:

Elektrik Takımı
Özen ÖZKAYA, Birol ÇAPA
Yazılım Takımı
Ufuk SEVİM, Onur VAROL
Mekanik Takımı
Fırat DEDE, Furkan(H.H.O)
Haberleşme Takımı
Farabi Ahmed TARHAN, Ahmet Tansu AKTÜRK

bir diğer önemli husus da projenin zaman planlaması, şu an zaman planlamasının bir hafta gerisindeyiz, bu projelendirme sırasında yapılmış bir hatadan kaynaklanıyor. Siz de bu tür hatalarla karşılaşmak istemiyorsanız aman dikkat =) Projemizin planlanan bitiş tarihi 20 mayıs...

Şimdi parça parça yapım aşamalarını anlatacağım ama bir solukta tüm süreci ktaramayacagım için her gün birşeyler ekleyeceğim. İlk kısmımız mekanik olacak...

Ve MEKANİK ;D

Öncelikle malum robotumuzun uçabilmesi için hafif olması gerekiyor. Maximum 1000 gr diye başladığımız buy yolda şu an cok avantajlı konumdayız. Roborumuzun ağırlığı yalnızca 430 gram. Tabi zamanla artabilir bu ama artsa bile problem yok çünkü motorlarımızdan her biri %50 PWM'de 650 gram kaldırıyor( Kuvvet sensörü ile ölçülen değer) Neyse konuyu bölmeden ben devam edeyim ilk iş olarak 8 mm lik 1 m uzunluğunda karbon fiber çubukları almakla işe başladık. Fotoğraflar kısmında da görebileceğiniz üzere ilk halleri cok da andırmıodu quadrotoru ancak son hali sanırım daha hoş =) Neyse bi de ana hazne kısmı war onu da balsa denen mucizevi tahta malzemeden yaptık. Bu malzemeler hem cok dayanıklı hem de cok hafif malzemeler. Ancak bazı özellikerine dikkat etmek lazım mesela karbon cubular delinmiyor, delmeyi denerseniz cubugu son görüşünüz olabilir. Cok rahat catlayabiliyor, bunun gibi balsa da kuvvetle cabuk deforme oıluyor, onda da dikkat etmek lazım. Bi de motorları tutturdugumuz kısım var şimdi aklıma geliyor onu da yine balsayla yaptık ama bu hafta içi değiştirebiliriz cuınku cok iyi verim alamıyoruz ondan malesef. Motorları sağa sola oynatabileceğimiz bir malzeme kullanacagız. Bunun nedeni de şu her ne kadar kasayı tam olarak simetrik yapmaya çalıştıysak da ki bu cok önemli, robot tam simetrik olmuyor... Bu da bizi bayagı zorluyor kontrol esnasında. O yüzden motorları elevator (yahut aleron) eksenleriyle cubuklara paralel eksende hareket ettirebileceğimiz bişe kullanacagız. Şimdi bi de şu husus var malum simetri cok önemli, önelm oalrak su terazisi ile çalışmanızı şiddetle öneririm.

Malzemeleri genel olrak tanıttık ama bi de bunların birbirine yapışltırılması var. EPOKSİ denen bi yapıştırıcı var ki bir kere yapıştırınca eşedübillah bi da kimse ayıramıyor. Beni ayaklarımdan tavana yapıştırmanız dahi mümkün (ayakkabı ayagımdan cıkmadan aşagı düşmeyeceğimden eminim).

Şimdi bir de pervaneler var perbvanelerden 2 tanesi itici iki tanesi de cekici olmalı, acnak bu şekilde sıfır- tork olayını sağlayabilirsiniz. Robotun oldugu yerde ufo misali dönememsi için bu cok cok gerekli. Pervaneleri de fotograflar kısmında incleyebilirsiniz. 2 palli pervaneler motorları pek yormaz ama cekiş gücü azdır. Biz 3 palli kullanıyoruz ama ESC lerimizin yanma ihtimali var cunku bu pervaneler harbiden sağlam akım çekiyor ( 15 A gibi ) O nedenle güvenli sürüş içiğn 20 A lik filan escler lazım bize ki sparişleri veriliyor. Pervanede herşey cok cok önemli pallerin açısı, boyutu, yapıldıgı madde vs vs her özelliği sizin çekiş gücünüzü, torkunuzu ve cektiğiniz akımı inanılmaz ötesi etkiliyor. O yüzden en hayati kararlardan biri de pervane seçmek...

Neyse sonra biz bi de çinden iniş takımları spariş ettik fotoğraflarda var hem cok estetik duruolar hem de quadrotorun iniş sırasında zarear görmesini önlüyorlar. O nedenle onları da şiddele öneriyorum.

Mekanik açısından bir diğer önemli husus da deneme düzeneği =) onu nasıl yaptıgımızı ben deil Farabi yazmalı, deney düzeneğinde tüm emek Farabi'ye ait =) Ama o da quadrotoru denememiz için cok cok iyi bir düğzenek oldu.

Mekanikte ihtiyacımız olan hemen her malzemeyi uçak uzay fakültesinde bulabiliyoruz. En önemli malzemeler, balsa, epoksi, drenaj, karbon fiber, matkap, elektrikli testere, zımpara, tartı, su terazisi bi de gecenin 5inde dondugumuz için soba

neyse ben cıkıyorum biraz şu an bu günlük de bu kadar artık sonra yine devam ederim..

farabiahmed:

Selam arkadaşlar, özenin kaldığı yerden hatırladığım kadarıyla ben devam etmek istiyorum…

Mekanik kısım bittikten sonra sıra denemeye geldi. Resimlerden de göreceğiniz gibi elimizde ünlü radyo kontrollü model araçların radyo sistemlerini tasarlayan Futaba markasının 9kanallı radyo alıcı verici seti var. Bu seti quadrotor için ayarlamak için gerçekten çok uğraştık. Mekaniğin bittiği ilk gece herkesin yorulmasına rağmen yaptığımız işi görmek adına uçak uzayın koridorlarında quadrotoru Futaba ile biraz havalandıralım dedik. Olabilecek en iyi ayarları kumandadan daha önceden yapmıştım. Quad’a ilk gazı verdiğimizde kendi etrafında dönmeye başladı, bunu bekliyorduk zaten, yoksa mikro işlemci ve gyroları niye almıştık. Yerden 10cm’e yakın havalandırdık fakat olduğu yerde dönmesi çok artmıştı ve kontrolsüz bir şekilde sinuzodial dalgalar halinde dönüp duruyordu. O geceye bu şekilde son verdik. Daha sonra sıra motorları mikroişlemci ile kontrol etmeye gelmişti. Bunun için ESC(electronic speed controller)’lere PWM vermek gerekiyordu. Fakat %kaç pwm verilmesi gerektiğini bilmiyorduk. Kafadan atmaya başladık, 50,40,30 derken hiç bi şekilde sonuç alamadık. Daha sonra Futabanın çıkışlarını Osiloskoptan incelemeye başladık. Amacımız Futabanin verdiği sinyali taklit ederek ESC’yi çalıştırabilmekti. Futaba alıcısının çıkış pwm’i şu şekildeydi (min ve max PWM bir arada);



Bu grafiğe göre ESC %7 pwm ile açılıyor ve maksimum gücüne %14civarında varıyordu. Ufuk’un yazdığı PWM kütüphanesi sayesinde pwm_ver(7); kodcuğuyla ESCyi başlatmayı becerdik. Brushless motor escleri ilk açıldığında melodik bir ses verir. Bunu ilk duyduğumuzda hepimiz yerimizden fırlamıştık. Çünkü neredeyse 2haftadır bu işle uğraşıyorduk ve sonunda başarmıştık. Tabi daha motoru çevirmek okadarda kolay değildi, model uçak uçuranlar bilirler, ESC’ye elektriği verdiğinizde gaza ne kadar basarsanız basın motoru döndüremezsiniz, bir müddet bekleyip PWM’i %7nin üzerine çıkarmanız gerekir. Daha sonra bu olayıda hallettik. Ve PWM leri değiştirerek motoru istediğimiz gibi kontrol etmeyi artık halletmiştik.

Bu aşamalardan sonra değeri 7.000$ olarak tahmin ettiğimiz kuvvet ölçer ile örnek olarak aldığımız herhangi bir motorun kuvvet, tork ,RPM ve çektiği akımı belirlemeye gelmişti. Buradaki asıl amaç hangi PWM değerinin motorun saydığım değişkenlerini nasıl değiştirdiğini öğrenmekti. Kuvveti ve torku kuvvet ölçer ile Exel’e ayrıntılı bir biçimde döktük. Sadece bir motor yaklaşık olarak %10 PWM’de 600gr çekiş gücü sağlıyordu. Çektiği akımı ise bir multimetre ile herkesin bildiği gibi pillere seri bağlayarak ölçtük. Yine %10pwm değerinde 7ampere yakın akım çekiyordu bir motor. RPM ise ucunda fotodirenç olan genelde dc motorların encoderlarında adım saymak için kullanılan sistemle aynı mantıkta çalışan takometre ile ölçtük. Bu aleti altında ışık kaynağı olan pervaneye tutuyorsunuz ve o size kaçkere ışığın kesildiğini söylüyor. Bu şekilde RPM(rotation per minute) ölçmüş olduk. Yanılmıyorsam yine %10PWM’de RPM değerimiz 6500 olarak oldukça yüksek bir değerdeydi. Bütün bu değerler sistemin modellenmesi için gereken katsayıların belirlenmesinde gerekliydi.

Bütün bu işlemleri gerçekleştirirken Ufuk’ta IMU (Inertia Measurement Unit) ile uğraştı. Gyrolardan gelen verilerde 10mV luk yüksek sayılabilecek bir gürültü vardı. Yüksek çünkü IMU her bir açı değişimine karşılık çıkış gerilimini 15mV olarak değiştirmekteydi. IMU direnç ve kondansatör yardımıyla filtrelendi. Ve Ufuk onunla baya bi uğraştıktan sonra gerçekten işe yarar şeyler ortaya çıktı. Son yazdığı yazılımla IMU’nun başlangıç konumundan kaç derece kayık olduğunu görebiliyorduk.
Şuan son geldiğimiz nokta ise Futaba alıcının Mikroişlemci ile haberleştirilmesi. Bunun için son uğraştığımız gece Ufuk’un yazılımıyla, Motorlara kumandadan MCU yardımıyla Eş PWM vermeyi başarmıştık. Fakat biraz gürültülüydü, çok temiz bir şekilde kontrol edemiyorduk.

Bu gecelik bu kadar arkadaşlar, yaptığımız bütün işleri özetlemeye çalıştım, imla hatalarını artık ileriki zamanlarda gelen tepkilere göre düzeltmeyi düşünüyorum, uykum geldi=), görüşmek üzere, herkese kolay gelsin….


Orhun Süzer:

Güzel bir çalışmaydı, OTOKON'un ileri sürülen göze çarpan bir projesiydi. Gerçekten çok emek harcanmış ve üstünde çok çalışılmış olduğunu zaten hepimiz biliyoruz. Eğer insanlara daha iyi pazarlayabilirsek(maddi bir pazarlama değil tabiki) / öncelikli amacımız tabiki kendimizi geliştirmek ancak bunu insanlara da göstermeli diye düşünüyorum/ gerçekten çok güzel olur. Yani İTÜRO'daki gösterimiz daha iyi olabilirdi diye düşünüyorum.
Son olarak bu sene de Quadrator üstünde yapacaklarınızı görmekten eminim tüm OTOKONlular olarak gurur duyacak ve güzel haberlerinizi bekleyeceğiz.

semih.dincer:

Projenin maliyeti yaklaşık ne adar olacak? Üzerinde çok çalışılacak kapsamlı,sağlam birşey olduğu ortada

Özen Özkaya:

Quadrotor insansız hava aracı projesinin maliyeti yaklaşık olarak 3500 YTL civarındadır. Tabi kullanılan ekipmana göre bu maliyet 1200 YTL civarına kadar düşürülebilir. Soracağınız herhangi bir soruyu bilgim dahilinde yanıtmalamaya çalışırım


Serhat_Buyukcolak:

Bu senede var mı bu proje?Geçen sene sergilediysek bu senede sergilicez mi?

EDİT=Özen abi bide bu simetrik çalışıp çalışmama meselesi nedir ve neden olmuyor du?

Özen Özkaya:

Alıntı sahibi: Serhat_Buyukcolak üzerinde Kasım 22, 2008, 10:37:58 ÖÖ
--
Bu senede var mı bu proje?Geçen sene sergilediysek bu senede sergilicez mi?

EDİT=Özen abi bide bu simetrik çalışıp çalışmama meselesi nedir ve neden olmuyor du?

--

Bu yıl henüz proje üzerinde çalışmıyoruz.Proje şu an hava harp okulunda olduğundan haber bekliyoruz.

Simetrik çalışma konusundan kastın da sıfır tork ilkesi, quadrotoru kontrol edebilmek için hem kuvvetleri hem de torkları ayarlamak gerekio =)

Serhat_Buyukcolak:

ne oldu bu quad'ın kaderi şahsen merak ediyorum haberi olan?


sayın @ABYS kasım 2008 den sonra mesaj gelmemiş işin doğrusuya bende merak ettim akıbetini.
siz öneride bulunduğunuza göre bir ar-ge niz vede fikriniz varmıdır?..


Gelmeyen cevap alıntı yapmış olduğum konu içindi

 

[ABYS]

Cevap gelmeyen şey bu başlık mı ?? Yoksa alıntı yaptığınız konu mu?

Eğer alıntı yaptığınız konuysa, o projeyi duymuştum ben sadece.Ama hakkında pek fikir sahibi değilim. Bende öğrenciyim ve quadrotor u önermemin sebebi güzel bir proje olmasıdır.Robotik ile oldukça ilgili bir konudur. Stajım sırasında quadrotor üzerinde çalışmıştım pek başarılı sonuçlar ortaya koyamamış olsam da .

Quadrotor projesi gerçekleme sırasında bir kaç pahalı malzemenin temini dışında çok fazla maddi imkan gerektirecek bir proje değildir.Zaten mesele de gerçeklemek değildir. Projenin başarılı bir simulasyonunu gerçekleştirmek iyi bir çalışma ortaya koymak için fazlasıyla yeterlidir.

Ancak benim çalışmalarım da gördüğüm kadarıyla, bir quadrotor tasarlamak için gerekli bilgiyi aşağıdaki birkaç başlıkta toparlayabiliriz.

Kinematik ve Dinamik (Sistem modellemesi ve analizi için)
Temel Kontrol Sistem Tasarımı (Nonlineer kontrol çalışmak için önce doğrusal kontrolü bilmek lazım)
Nonlineer Sistemlerin Analizi ve Kontrolu (Doğrusal olmayan kontrol için)
Algılayıcılar ve Sinyal Koşullama (Geribesleme sağlayacak sensörlerin tasarımı ve/veya uygulaması için)
Modern Kontrol (Çok giriş çok çıkış bir sistemin analizi ve tasarımı için)
Robust Kontrol (Sistemin bozuculara karşı duyarsız olması için)

(unuttuğum birşey yoksa) bu konularda bilgi birikimi gerektiren bir proje. Ama üzerine çalışılmaya değer bir proje olacağını düşünüyorum.

 

[myurdabak]

bence öncelikle sizin robotunuzda ses işleme olayını nasıl hallettiniz onun hakkında bizi bilgilendirirseniz çok güzel olur bu konuda bilgi eksikliği var bu ülkede.
saygılarımla...

 

[greenyucel]

arkadaşlar bu linkteki robotu yapabilirmiyiz dersiniz? Çok harika birşey.

Draganfly.com Industrial Aerial Video Systems & UAVs

 

[korhan793]

ee hani ne oldu robot yapma işi günlerdir konuya msj yazılmıyo??

 

[cehege]

hocam bence bunu yaparsınız ama daha önceden tanımlanmış olması gerekir.
mesela herkesin ses örneklerini alıp karşılaştırdıktan sonra onlara ait bardakları getirsin
yapılamaz demiyorum ama zor olacağını garanti ediyorum.cünkü ses frekans sinyal analizi üzerinde çalışmanız gerekiyor.
benim de aklımda böyle bir akıllı ev projem var

 

[omerdurmus]

bu konunun sonu nereye varacak bakalım

 

[C++]

güzel bi çalişma ama neden devam etmiyo çalişmalar yada ediyoda buraya mı yazılmıyor eğer çalişmalarızndan haberdar edersenz çok sevinirim Quadrotor çok iyi bi fikir teşekkürler

 

[mhmtyazici]

Istendikten sonra herşey yapilabilir azimli olmak ve inanmak robotun yarısını yapmış demektir...