1

1. GİRİŞ

Savunma ve Endüstriyel sanayide yaşanan gelişmeler, insan gücü maliyetlerinin

düşürülmesi ve kalite arttırılmasının amaçlanması, insanları robot teknolojilerini kullanmaya

zorunlu bırakmıştır. Robotlar günümüz teknolojisinin en güçlü elemanlarıdır. Robot

sistemlerin çok geniş kullanım alanları olduğundan dolayı tanımlanmalarında bazı ufak

ayrıntılar önem kazanmıştır. Robot sistemlerin en yaygın kullanım alanlarından biri de

endüstri sahalarıdır. İngiliz Robot Birliği (BRA) ve Japon Endüstriyel Robot Birliği (JIRA)

gibi ulusal robotik birliklerinin yayınladığı resmi robot tanımları, çoğunlukla endüstriyel

robotların tanımıdır. Robot sistemlerin endüstri alanlarında kullanılmalarıyla ilgili olarak robot

tanımı, Amerikan Robot Enstitüsü (RIA) tarafından şu şekilde yapılmıştır. "Robot, çeşitli

görevleri yapmak maksadıyla değişik şekillerde programlanmış hareketlerle; nesnelerin,

gereçlerin, gereçlerin ya da özel düzeneklerin taşınması için tasarlanmış çok işlevli bir

manipülatördür (Candemir 2007, Craig 2005) Robot teknolojilerinin en popüler alt

sınıflarından biride robot kollarıdır. Günümüzde hemen hemen her fabrikanın üretim

bandında, robot kollar insanların yerini almıştır ve almaya da devam edecektir. İşte bu

çalışmaların ve analizlerin ışığında bu tasarım projesi çalışmasında Denso akademik robot

kolu uygulamalı olarak incelenmiş ve programlanması anlatılmıştır.

2

2- ROBOT TARİHİ, TANIMI ve YAPISI

Robot kelimesi ilk olarak 1920 yılında kullanılmış olsa da, robotlara ait ilk kavramlar ve

robot benzeri ilk makinelere ait bilgiler M.Ö. 3000 yıllarına kadar uzanmaktadır. Eski Mısır,

eski Yunan ve Anadolu medeniyetlerinde otomatik su saatleri benzeri makinelerin geliştirildiği

bilinmektedir. Homerus ’un İlyada eserinde insan yapımı kadın hizmetçiler anlatılmaktadır.

M.Ö. 100 yıllarında yaşamış olan İskenderiye’li bir mühendisin otomatik açılan kapılar,

fıskiyeler v.b. gibi düzenekleri su ve buhar gücü ile çalıştırdığı eski kitaplarda

yazılmaktadır. Daha yeniçağlarda Leonardo Da Vinci ’nin yürüyen mekanik aslanı olduğu

söylenmektedir. Bu süreç içinde özellikle batı dünyasında iyi bilinmeyen El Cezeri ’nin (MS

12 yy) robot teknolojisi konusunda çok sayıda ve zamanına göre çok ileri öneri ve

uygulamaları bulunmaktadır. Robot kelimesi Çek ve Slovak dillerinde köle veya işçi anlam

M.Ö. 800 Homeros İlyada adlı eserinde hareketli üçayaklılardan bahseder.

M.Ö. 350 Aristo insanların isteklerini anlayıp itaat eden mekanizmalar öngörür.

1350 Mekanik bir horoz Fransa’daki Strazburg Katedralinin tepesine yerleştirilir.

1801 Joseph-Marie Jacquard delikli kartlarla kontrol edilen otomatik dokuma tezgâhını

icat eder.

1921 “Robot” sözcüğü ilk defa Çekoslavak oyun yazarı Capek tarafından kullanılır.

1938 Willard Pollard ve Harold Roselund sprey boya yapan otomatik bir makine için

eklemleri olan bir kol icat ederler.

1939 Westinghouse şirketi New York Dünya Fuarı ’nda sergilenmek üzere mekanik bir insan

ve köpek tasarlar.

1942 Isaac Asimov “Runaround” adli kitabında robotların üç kanununu ortaya koyar.

Bir robot bir insana zarar veremez veya kayıtsız kalarak bir insanin zarar görmesine

neden olamaz. Birinci yasa ile çatışmamak şartı ile bir robot insanlar tarafından verilen

emirlere uymak zorundadır. Birinci ve ikinci yasa ile çatışmamak şartı ile bir robot kendi

varlığını korumalıdır.

1951 Raymond Goertz radyoaktif maddelerle ilgili çalışmalarda kullanılmak üzere

uzaktan kumandalı bir kol tasarlar.1954 Devol programlanabilen fabrika robotunu

tasarlar. Unimation.

1960 AMF firmasi Harry Johnson ve Veljko Milenkovic tarafından geliştirilen

Versatran endüstriyel tasarımını dünyaya sunar.

1967 Ralph Moser, General Electric şirketinde yürüyen robotu tasarlar.

3

1967 Japony ilk endüstriyel robotunu ithal eder.

1968 Görme organına ve yapay zekaya sahip ilk robot, Shakey, Stanford Araştırma

Enstitüsünde geliştirilir.

1971 Cincinnati Milacron firması bilgisayar kontrollü robotunu piyasaya sürer.

1972 Shigeo Hirose, Tokyo Teknoloji Enstitüsünde bir öğrenci, yılan benzeri bir robot

yapar.

1976 NASA Mars’a gidecek olan uzay araçlarına robot kollar yerleştirir.

1977 Asea Brown Boveri Ltd. şirketi mikrobilgisayar kontrollü robotları piyasaya sürer.

1979 Yamanashi Üniversitesi fabrikalardaki montaj hatlarında kullanılmak üzere Scara

Kolu’nu tasarlar.

1983 Odetics şirketi 6 bacaklı, yürüyen robotu piyasaya sürer.

1984 Waseda Üniversitesi’nde Wabot-2 adli nota okuyup, elektronik org çalabilen robot

yapılır.

1986 Honda Motor Corporation insansı bir robot geliştirmek amacı ile gizli bir proje başlatır.

1988 Danbury Hastanesi’nde ilk yardımcı robot göreve başlar.

1993 MIT ’den Rodney A. Brooks bir insan gibi yetiştirilen ve eğitilen robot Cob ’u yapmaya

başlar.

1994 Dante II, Carnigie Mellon Üniversitesi’nde geliştirilen yürüyen robot Alaka ’da aktif bir

volkana kesif gezisi yapar ve volkanik gaz örnekleri toplar.

1996 Honda, P2(prototipe–2), yürüyen insansı robot dünyaya tanıtılır.

1997 ilk yıllık robotlar arası futbol turnuvası éRobocup” Japonya’da düzenlenir.

1997 NASA ’nin Pathfinder uzay aracı Mars’a iner ve “Sojourner” robotu Mars yüzeyinde

keşif gezisi yapar.

2000 RoboCup 2000’de üç insansı robot ilk defa karşılaşırlar. Bati Avustralya

Üniversitesi’nden Johnny Walker, Japonya’da Aoyama Gakuin Üniversitesi’nden Mk-II ve

Pino.

2004 NASA Mars’da hayat izi aramak görevi ile iki robot göndermiştir.(Spirit

Opportunity)

2005 Türkiye Florence Nightingale Hastanesinde kullanılan dört kollu cerrah robot DaVinci

ile %100 başarılı ameliyatlar yapılmaktadır.[2]

Robotların şimdiye kadar birçok farklı tanımı yapılmıştır. Webster sözlüğünde robot,

genellikle insanların gerçekleştirdikleri işlevleri yerine getiren otomatik araçlar olarak

4

tanımlanmaktadır. Ancak bu tanıma göre mesela bir çamaşır makinesi de robot

sayılabilmektedir.

Robot bir kaide üzerinde en az bir kol, tutma organları (genellikle pensler, vantuzlar veya

elektromıknatıslar), pnömatik, hidrolik veya elektriksel sensörler ile konumu ve basınç

algılayıcılarıyla, bilgi işlem organlarıyla donatılmış kontrollü mekanik manipülatörlerdir.

Robotlar verilen bir dizi görevleri önceden programlanmış hareketler aracılığıyla

malzemeleri, materyalleri, el aletlerini veya özel donanımları hareket ettirmek amacıyla

tasarlanmış çok işlevli manipülatörlerdir.

Sanayi robotunun en kapsamlı tanımı ve robot tiplerinin sınıflandırılması ISO 8373

standardında belirlenmiştir. Bu standarda göre bir robot şöyle tanımlanır; Endüstriyel

uygulamalarda kullanılan, üç veya daha fazla programlanabilir ekseni olan, otomatik kontrollü,

yeniden programlanabilir, çok amaçlı, bir yerde sabit duran veya hareket edebilen birden fazla

motorlu makine veya el aletine robot denir.

Yukarıdaki tanımlarda da görüldüğü gibi robot; canlılara benzer işlevleri olan ve davranış

biçimleri sergileyen makinelerdir.

Bilgisayar destekli tasarım ve buna paralel olarak bilgisayar destekli üretimin gelişmesiyle

endüstriyel robot ihtiyacı ve kullanımı artmıştır. Robotları diğer makinelerden ayıran en

önemli özellik robotların birden fazla programlanabilmeleri ve mekanik sistemlerinin yanında

kontrol sistemi içermesidir. Kısacası robot bilgisayar kontrollü endüstriyel manipülatördür.

Robot bilimi elektrik, elektronik, makine, bilgisayar ve matematik mühendisliğinin içine

girdiği disiplinler arası bir bilim dalıdır. Makine mühendisliği robotların dinamik ve statik

yapısıyla, bilgisayar mühendisliği robotun kontrolünde kullanılacak programla ve elektrik

mühendisliği de robotta kullanılacak algılayıcı tasarımıyla ilgilenir.

Tüm robotların sahip olduğu uzuv ve eklemlere göre bir çalışma uzayı vardır. Bu çalışma

uzayı robotun uç işlevcisinin serbest olarak hareket edebileceği alandır. Robot

manipülatörünün eklem açıları yardımıyla ana çerçeveye göre uç işlevcisinin konumu ve

yöneliminin bulunmasına ileri kinematik, uç işlevcisinin konum ve yönelim bilgileriyle robot

manipülatörünün eklem değişkenlerinin bulunmasına ise ters kinematik denir.

Kinematik nesnelerin hareketiyle ilgilenir. Robot kinematiği ile robotun kuvvet, hız ve

ivme analizi yapılabilir.

Bir robot birbirinden bağımsız olarak hareket edebilen prizmatik (kayar) veya döner tip

eklemlerden ve bu eklemleri birbirine bağlayan uzuvlardan oluşur. Döner eklem (Şekil 3.1)

5

iki uzuv arasında dönme hareketine izin verir. Prizmatik eklem (Şekil 3.2) ise iki uzuv

arasında doğrusal harekete izin verir. Dönel eklemde dönme hareketinden dolayı oluşan yer

değiştirmeye eklem açısı, prizmatik eklemde uzuvlar arası doğrusal hareketten oluşan yer

değiştirmeye ise eklem kayması denir. Dönel eklemlerde eklem değişkeni eklem açısı,

prizmatik eklemlerde ise eklem değişkeni eklem kaymasıdır.

Şekil 3.1 Döner Eklem

Şekil 3.2 Prizmatik Eklem

Manipülatörler birbirlerine bağlanmış rijid cisimlerin açık uçlu kinematik zinciri olarak kabul

edilirler. Bu Zincirin bir ucu ana çevreye bağlı iken diğer ucu uç işlevcisine bağlıdır.

Sonuç olarak manipülatörün hareketi her bir uzuvun diğerine göre hareketlerinin toplamıdır.

Bu kinematik zinciri oluşturan ifadeler Robotun konum ve yönelimini içeren homojen

dönüşüm matrisinden oluşur. Manipülatör hareketini belirlemek için öncelikle rijid cismin

uzaydaki yönelimi ve konumunun belirlenmesi gerekir. Rijit cismin kartezyen uzaydaki

yönelimi dönme matrisi ile rijit cismin konumu ise konum vektörü ile bulunur. Üç boyutlu

uzayda herhangi bir noktaya ulaşmak için 6 serbestlik derecesi yeterlidir. Serbestlik

derecesi altıdan fazla olan robotlarda artıklık meydana gelir. Artıklık bir eklemin taradığı

alanı başka bir ekleminde taraması olarak tanımlanabilir.

Şekil 3.3 Robot ve Çalışma Düzlemleri

6

Ana Çerçeve {B} Robotun hareket etmeyen parçası yani kinematik zincirin ilk

halkası

İstasyon Çerçeve {S} Robotun bütün hareketlerini yaptığı çerçevedir.

Bilek Çerçevesi {W} Manipülatörün son uzuvu olup kinematik zincirin son

halkasıdır.

Araç Çerçevesi {T} Robotun hangi işlevi gerçekleştirmesi isteniyorsa ona uygun

bir eleman yerleştirilir.

Hedef Çerçevesi {G} Robotun işlem yapacağı nesnenin üzerindeki çerçevedir.

Tablo 3.1Robot ve Çalışma Düzlemleri[3]

7

3- ROBOTLARIN SINIFLANDIRILMASI

Robotlar temel olarak seri ve paralel robotlar olmak üzere iki gruba ayrılır. Seri robotlar bir

dizi eklemler ve bu eklemleri birbirine bağlayan uzuvlardan oluşur. Seri robotlar geniş bir

çalışma uzayına ve az sayıda mekanik parçaya sahiptir. Paralel robotlar ise ana

çerçeve ile uç işlevcisi arasında birden fazla paralel uzuvlardan bir araya gelmiştir.

Paralel robotlar seri robotlara göre çok sağlam bir mekanik yapıya sahiptir. Bu iki robot türü

taşıyacakları kütlenin mekanik yapılarının kütlesine oranı bakımından karşılaştırıldıklarında

bu oran seri robotlarda çok küçük, paralel robotlarda ise çok büyüktür. Kısacası seri robotlar

daha küçük kütleli işlerde, paralel robotlar ise büyük kütleli işlerde kullanılır.

Şekil 3.4 Seri Robot

Şekil 3.5 Paralel Robot

Robotlar serbestlik derecelerine, eklemlerin döndürülmesinde kullanılan güç kaynağına,

kontrol yöntemlerine, keskinlik derecelerine göre ve iki harfli kod olmak üzere beş farklı

şekilde sınıflandırılabilirler.

8

3.1 Serbestlik Derecelerine Göre Robotlar.

Endüstride kullanılan robotlar genellikle altı serbestlik derecesine sahip robotlardır.

Robotlar serbestlik derecesine göre sınıflandırılırken ilk üç uzuvun eklem özelliğine bakılır.

Örneğin ilk üç uzuv prizmatik ekleme sahipse bu robota Kartezyen (Prismatic Prismatic

Prismatic –PPP), ilk uzuv döner ikinci ve üçüncü uzuv prizmatik ekleme sahipse bu robota

Silindirik (Revolute Prismatic Prismatic –RPP), ilk iki uzuv döner üçüncü uzuv prizmatik

ekleme sahip ve bütün eklemler birbirine paralelse bu robota Scara ( RRP), ilk iki uzuv döner

ve üçüncü uzuv prizmatik ekleme sahipse bu robota Küresel robot denir. Ayrıca ilk üç

uzuvu döner ekleme sahipse bu robota da Döner robot denir.

3.2 Kartezyen Robot Düzenleşimi

İlk üç eklemi prizmatik eklem olacak şekilde tasarlanmış robota kartezyen manipülatör

denir. Kinematik düzenleşimi en basit olan robot türüdür. Mekanik yapıları sağlam olmasına

karşın çalışma uzayındaki hareket yetenekleri oldukça düşüktür. Kartezyen tip manipülatörler

daha çok büyük hacimli ve ağırlıklı nesnelerin bir yerden bir yere taşınmasında kullanılır.

Şekil 3.6 Kartezyen Robot ve Çalışma Alanı

3.3 Silindirik Robot Düzenleşimi

İlk eklemi döner ikinci ve üçüncü eklemi prizmatik tip eklemden oluşan manipülatöre

silindirik tip manipülatör denir. Mekanik yapıları sağlam olmasına karşın bilek konum

doğruluğu yatay harekete bağlı olarak değişir. Kartezyen robot gibi büyük hacimli ve ağırlıklı

9

nesnelerin taşınmasında kullanılır. Prizmatik eklemde hareketlendirici olarak genellikle

hidrolik silindir kullanılır.

Şekil 3.7 Silindirik Robot ve Çalışma Alanı

3.4 Küresel Robot Düzenleşimi

Küresel manipülatörde ilk iki eklem döner üçüncü eklem prizmatik eklemden oluşur.

Mekanik yapıları kartezyen robota göre sağlam olmamasına rağmen çalışma uzayındaki

hareket yetenekleri oldukça yüksektir.

Şekil 3.8 Küresel Robot ve Çalışma Alanı

3.5 Döner Robot Düzenleşimi

İlk üç eklemi döner ekleme sahip olan manipülatöre dönel manipülatör denir. Çalışma

uzayındaki hareket yetenekleri en yüksek olan robottur.

10

Robot

Düzenleşimi

Avantajları Dezavantajları

Kartezyen Kinematik denklemleri basittir.

Mekanik yapıları çok sağlamdır. Çalışma uzayının her noktasında

Geni çaplı hareket kabiliyeti

aynıdır.

Kinematik yapısı basit olduğundan

yeni eleman eklenmesi kolaydır.

Çalışma uzayanının boyutu

robotun boyutundan küçüktür.

Robot kendi ana gövdesine

ulaşamaz

Prizmatik eklemlerin çalışma

ortamındaki tozlardan

korunması zordur.

Silindirik Ana çerçevenin döner olmasından

dolayı uç işlevcisinin hızı yüksektir.

Kinematik denklemleri basittir.

Kartezyen robota göre daha geniş

çalışma uzayına sahiptir.

Küresel robotlara göre daha

küçük bir çalışma uzayına

sahiptir.

Geniş çaplı hareket kabiliyeti

kol uzunluğuna göre değişir.

Küresel Çok büyük çalışma uzayına

sahiptir.

Kinematik denklemleri karmaşık olduğundan kontrolleri de zordur.

Geniş çaplı hareket kabiliyeti

her noktada farklıdır.

Dönel Çok büyük çalışma uzayına sahiptir.

Tamamı dönel olan eklemlerin

hareket ettirilmesi kolaydır.

Çok esnek ve hızlıdırlar.

Geniş çaplı hareket yetenekleri

her noktada farklıdır.

Kinematik denklemleri

karmaşık olduğundan

kontrolleri de zordur.

Tablo 3.2 Robot Düzenleşimlerinin Avantaj ve Dezavantajları[3]

3.1.1 Kontrol Yöntemlerine Göre Robotlar

Kontrol yöntemlerine göre robotlar iki sınıfa ayrılırlar

3.1.2 Noktasal Kontrol Edilen Robotlar

Bu tür robotların belirlenmiş bir çalışma alanı yoktur. Serbestlik derecesi 6 ‘dan küçüktür

ve genellikle bir nesneyi bir yerden başka bir yere taşımak amacıyla kullanılır.

11

3.1.3 Sürekli Yörünge Kontrollü Robotlar

Bu tip robotlar önceden belirlenmiş bir yörüngeyi izleyecek şekilde kontrol edilirler.

3.2.1 Robot Hareketlendiricilerinin Kullandığı Güç Kaynağına Göre

Temel olarak elektrik motorları, pnömatik ve hidrolik olmak üzere üç gruba ayrılır.

3.2.2 Elektrik Motoruyla Hareket Verilenler

Eklemlerin hareket ettirilmesinde özel tasarımlı elektrik motorlarının kullanıldığı

robotlardır. Bu amaçla dönme açıları 1°‘nin altına kadar indirilebilen DC Servo ve

adım motorları kullanılır. Dc Servo motorlar sahip oldukları redüktör sayesinde düşük

gerilimle yüksek tork sağlarlar. Kontrol edilmesi kolaydır.

3.2.3 Hidrolik Silindir İle Hareket Verilenler

Bu tip robotlarda eklemlere hidrolik silindirler aracılığıyla hareket verilir. Sağladıkları

düşük enerji ile çok yüksek tork sayesinde endüstride çok ağır işlerde kullanılır.

Performansları doğrusal olmadığından elektrik motorlarına göre kontrolleri daha zordur.

3.2.4 Pnömatik Silindir İle Hareket Verilenler

Bu tip robotlarda hidrolik silindirli robotlara benzerler ancak pnömatik silindirde hava

kullanıldığı için silindirin yeterli ataletini sağlayacak hava basıncının sağlanamamasından

dolayı kontrolleri zordur ancak yapısı basittir.

3.3.1 Keskinlik Derecelerine Göre Robotlar

Çözünürlük, doğruluk ve yenilenebilirlik olarak üç gruba ayrılır.

3.3.2 Çözünürlük

Çok küçük bir yer değiştirmeyi gerçekleştirme yeteneğidir.

3.3.3 Doğruluk

Her robot için yazılmış bir program vardır. Robotun doğruluğu da uç işlevcisinin bu programı

gerçekleştirme derecesidir.

3.3.4 Yenilenebilirlik

Yenilenebilirlik robotun uç işlevcisinin birçok işlevi gerçekleştirdikten sonra tekrar aynı

noktaya gelebilme özelliğidir.

12

4. PROJEDE KULLANILACAK ROBOT KOLU VE YAPISI

Bu tez kapsamında Denso firmasının ürettiği, Yedi eksenli Denso 7-Axis Acedemic robot

kullanılmıştır.

4.1 Robot Kol Seçimi

Bu robot kolun tercih edilme sebebi, lisans ve yüksek lisans seviyesinde bu tip bir tez

çalışmasında kullanılabilecek uygun robot kolu olmasıdır. Daha yüksek hız ve daha hassas

hareket sağlayan robotlar olmasına rağmen bu üstün robotların sadece endüstride

kullanıldığından ve bu tarz robotların maliyetinin çok yüksek olması sebebiyle bu tez

kapsamında piyasada bulunanlar arasında Denso 7-Axis Acedemic robot kolu kullanılmıştır.

Toplam ağırlığı 600gr. Olup 150 gr. yük taşıma kapasiteli toplam 7 ekseni bulunan. Bu robot

kolu hızlı, hassas ve tekrarlı hareketler yapmaya uygundur. Seçilen Robot Kol aşağıda ki şekilde

görülmektedir.

Şekil 3.10 Denso 7-Axis Acedemic Robot Kolu

4.2 Denso 7 – Axis Acedemic Robot

Bu bölümde Denso firmasına ait robot kolun limitleri ve imkânları ortaya çıkarılmış,

robot geometrisinden bahsedilip, servo motorlar ve bu motorları yöneten servo kontrol

kartından robot geometrisi ve limitlerinden de bahsedilmiştir. Robot kolun eklem açıları ve üç

boyutlu modellenmesi Şekil 3.11‘de gösterilmektedir.

13

Şekil 3.11 Denso 7-Axis Acedemic Robotun 3 boyutlu modeli

EKLEM EN KÜÇÜK AÇI EN BÜYÜK AÇI

J1 -120 +120

J2

-50 +90

J3 -115 +150

J4 -150 +150

J5 -150 +150

J6 -150 +150

J7(Tutucu) 20 mm (aç/kapa)

Çizelge 3.2 Eklemlerin Limitleri

14

4.2.1 Robot kol için servo motorlar

Denso 7-Axis Acedemic manipülatörünün eklemlerini hareket ettirmek için altı titreşim

orantılı servo motor kullanılmıştır. Bu motorlar radyo kontrollü araba uçak ve bot için

tasarlanmış motorlardır. Denso 7-Axis Acedemic robotta FUTABA RS303MR, RS304MD

servo motorları kullanılmıştır. Şekil 3.12 gösterilmektedir.

Şekil 3.12 FUTABA RS303MR Servo motoru

5 . WİNCAPS 3

Wincaps 3 Denso 7-Axis Acedemic robotu programlamakta kullanılmaktadır .

5.1 Wincaps 3 Giriş İşlemi

Bilgisayarımızda wincaps 3 programına ait simge tıklanarak program çalıştırılır. Karşımıza

çıkan giriş kutusundan use level kısmında 1-progammer seçilerek ve gerekli password (şifre)

girilerek giriş işlemi gerçekleşir. Bu ifadeye ait işlem şekil 3.13 gösterilmektedir.

Şekil 3.13 Wincaps 3 Giriş İşlemi

15

5.2 Wincaps 3 Yeni Proje Oluşturma

Wincaps 3 giriş işlemi yapıldıktan sonra karşımıza çıkan wincaps ara yüzünde üsteki

menüden dosya(File) sekmesinden yeni proje (New Project) komutu seçilir. Bu komut

seçildikten sonra karşımıza gelen ekranda Select (robottype manually for creating a new

project ) seçilir.Bu işlem şekil 3.14 gösterilmiştir.

Şekil 3.14 Yeni Proje Oluşturma

Bu işlemin akabinde proje ismini ve proje dosyasının kaydedileceği sekme açılır. Burada isteğe

bağlı işlemler yapılarak diğer sekmeye geçilir. Bu sekmede sistemde tanımlı olan robot türü

seçilir. Diğer sekmeye geçilir. Bu sekmede ise kontrolör seçilir. İşlem sıraları şekil 3.15 ve

şekil 3.16 da gösterilmiştir.

16

Şekil 3.15 Yeni Proje Oluşturma

17

Şekil 3.16 Yeni Proje Oluşturma

Bu işlemlerin sonunda Select a connection to the controller menüsü açılır burada RS-232C

sekmesi seçilir. Burada port, baud rate, parity bit, data bits, stop bits bilgisayarımıza göre

ayarlanır. Next sekmesi tıklanarak diyer pencere açılır. Bu açılacak olan pencereler Set

Varibable Size, I/O Settings ve Finish tir. Bu sekmeler direk Next diyerek geçilir. Bu işlemlere

ait işlem basamakları şekil 3.17 ve şekil 3.18 gösterilmiştir.

18

Şekil 3.17 Yeni Proje Oluşturma

19

Şekil 3.18 Yeni Proje Oluşturma

5.3 Simülasyonda Denso 7-Axis Acedemic Programlama

Wincaps 3 ara yüzünde yukarıdaki işlemler yapıldıktan sonra gelen ekranda simülasyon

simgesi tıklanarak simülasyon penceresi açılır. Bu pencerede Arm operation menüsü açılır.

Burada 3D view teach seçili hale getirilir. Ope.mode kısmında joint seçilerek. Robot position

da eksenleri ayarlayarak istersek. Ope mode kısmında XY seçerek robotu X,Y,Z düzleminde

hareket ettirebilir ve konum ayarını yapabiliriz. Bu işlemler şekil 3.19 gösterilmiştir.

20

Şekil 3.19 Simülasyon Programlama

5.4 Wincaps Konum Kaydetme

Belirlediğimiz konumları kaydetmek için Type menüsünde type p seçilir. Burada istenen

nolu satıra gelerek Get Position tıklanır. İstenilen konum kaydedilmiş olur. Şekil 3.20 de

gösterilmiştir.

21

Şekil 3.20 Konum Kaydetme

5.5 Program Düzenleme Penceresi

Yukarıda add program simgesi tıklanarak açılan sekmede type kısmında program seçmesi

işaretlenir program ve file name kısımları isteğe bağlı doldurulur. Bu işlem şekil 3.21 de

gösterilmektedir.

5.6 Kullanılan Bazı Komutlar

5.6.1 Move p, p[0]

Robotun o an ki durumundan p(0) noktasına giden en kısa güzergahtan takip ederek p(0)

noktasına gider.

5.6.2 Move l, p[0]

Robotun o an ki durumundan p(0) noktasına evrensel y ekseni üzerinde hareket eder.

5.6.3 Drivea(7, F2)

Gripper açmaya yarar.

5.6.4 Drivea(7, F1)

Gripper kapatmaya yarar.

5.6.5 Delay

Robot kolunun istenilen konumda ne kadar süre duracağını ayarlar.

22

Şekil 3.21 Program Düzenleme Penceresi

23

5.7 Örnek Programlar

5.7.1 Örnek program 1

Topun bütün deliklere sırayla taşınması

5.7.1.1Komut listesi

PROGRAM VE026A

TAKEARM

move p, j[0]

DRIVEA(7, F2)

move p, j[1]

DRIVEA(7, F1)

move p, j[0]

move p, j[2]

DRIVEA(7, F2)

move p, j[0]

move p, j[2]

DRIVEA(7, F1)

move p, j[0]

move p, j[3]

DRIVEA(7, F2)

move p, j[0]

move p, j[3]

DRIVEA(7, F1)

move p, j[0]

move p, j[4]

DRIVEA(7, F2)

move p, j[0]

move p, j[4]

DRIVEA(7, F1)

move p, j[0]

move p, j[5]

DRIVEA(7, F2)

move p, j[0]

move p, j[5]

DRIVEA(7, F1)

24

move p, j[0]

move p, j[6]

DRIVEA(7, F2)

move p, j[0]

move p, j[6]

DRIVEA(7, F1)

move p, j[0]

move p, j[1]

DRIVEA(7, F2)

move p, j[0]

DRIVEA(7, F1)

DRIVEA(7, F2)

DRIVEA(7, F1)

DRIVEA(7, F2)

END

5.7.1.2 Eksen konumları

J1 J2 J3 J4 J5 J6

0-) 1.7 34 67 -1.1 -13.5 4.3

1-) -16.1 56.2 71.1 2.8 42.4 -17.1

2-) 8 55.6 69.89 2 47.9 .6

3-) 15.5 59.39 59.6 4.2 54.39 14.6

4-) -19.1 40.3 104.7 -3 26.2 -15.3

5-) -.5 39.1 106.9 6.1 27.6 -7.7

6-) 20.1 45.1 93 2.6 40.9 20.5

5.8 Örnek program 2

Belli bir düzlemde kaynak yapan robot baz alınmıştır. Düzlem boyunca lineer olarak hareket

etmektedir.

5.8.1.1 Komut listesi

TAKEARM

move p, j[0]

move p, j[4]

delay 2000

move l, j[3]

25

delay 2000

move p, j[2]

delay 2000

move l, j[1]

delay 2000

move p, j[4]

delay 2000

move p, j[0]

END

5.8.1.2 Eksen konumları

J1 J2 J3 J4 J5 J6

0-) -4.5 -14.9 75.2 .7 -53.89 4.5

1-) -25.1 20.2 118.1 -.2 -53.89 1.4

2-) 27.4 22 118.1 .4 -54.1 .9

3-) 27.6 -7.099 88 8 6.5 1.6

4-) -29.1 -8.299 86 -.5 5.8 1.3

5.9 Programın Çalıştırılması

Program yazıldıktan sonra simulation simgesi tıklanır. Açılan pencerede connect and work the

robot seçilir. Look taki simge kaldırılarak motor simgesi seçilir . Daha sonra start simgesi

tıklanarak program çalıştırılır. Şekil 3.22 gösterilmektedir.

26

Şekil 3.22 Program Çalıştırma

27

KUKA ROBOT

PROGRAMLAMA

28

6. KUKA ROBOT

KUKA dünya çapında endüstriyel robot üreticisi ve fabrika otomasyonu için çözümler

üreten bir Alman şirketidir. KUKA Robotics Corporation’ın dünya genelinde, Amerika

Birleşik Devletleri, Kanada, Meksika, Brezilya, Çin, Japonya, Kore, Tayvan, Hindistan ve

çoğu Avrupa ülkesi başta olmak üzere birçok satış ve servis iştiraki olan 25 iştiraki

bulunmaktadır. Şirket ismi, KUKA, Keller und Knappich Augsburg’un baş hariflerinin

kısaltması olup, üretimi yapılan tüm endüstriyel robotlar ve ürünlerde geçerli olan tescilli

ticari marka ismidir.

Deneyde kullanılacak olan robot kol, Kuka Firmasının VKR 125 KRC1 robotu olup, 6

serbestlik derecesine sahiptir. Robot, ark kaynağı üzerine özelleşmiş olup, Fronius

kaynak ekipmanları ile birlikte çalışmaktadır. Tekrarlanabilirlik hassasiyeti ±0,2 mm olan

robotun maksimum erişim mesafesi 1600 mm.dir. Taşıdığı yük 125 kg. ve toplam

dağılmış yük değeri 245 kg.dır. Ağırlığı 1190 kg. olup, zemine monte edilebilen robot,

laboratuarda zemine monteli olarak bulunmaktadır. Robot, istenilen prosese göre

programlanabildiği gibi, kontrol paneli üzerinden klavye ve 6 yönlü joistik (fare)

yardımıyla da manuel olarak kontrol edilebilmektedir.[10]

29

6.1 Kuka Robota Genel Bakış

Şekil 3.23 Kuka Robot Genel Görünüm

1-Robot 3- Robot kontrol ünitesi

2- Bağlantı hatları 4- Programlama el cihazı

6.2 Kuka Robot Mekanik Kısım

30

Şekil 3.24 Kuka Robot Kolu

6.2.1 Kuka robot eksen dağılımı

Şekil 3.25 Kuka Robot Eksenleri

31

6.2.2 Kuka robot çalışma yüzeyi

Şekil 3.26 Kuka Robot Çalışmaya Uzayı

Şekil 3.27 Kuka Robot Çalışmaya Uzayı Üsten

32

6.2.3 Kuka robot yük dağılımı

Şekil 3.28 Kuka Robot Yük Dağılımı

6.3 Robot Kontrol Ünitesi (KRC)

33

Şekil 3.29 Kontrol Ünitesi

1-Güç Ünitesi 6- Güvenlik İşleyiş Sistemi

2- Kontrol Ünitesi PC’si 7- KCP Kavratıcı Kartı

3- KCP Kavratıcı 8- Bağlantı Paneli

4- KCP 9- Servis Prizi

5- Müşteri Birleşeni Montai Alanı

6.4 Kuka Kontrol Paneli (KCP)

Programla el kumandası, robot kolun hareket ettirildiği, hareket noktalarının öğretildiği,

uygulama yazılımlarının hazırlandığı kullanıcı ara yüzüdür. Şekil 3.30 ’da genel hali ile

görülen kumanda, bir ekrandan, Qwerty klavyeden, Numpad’den, menü, kontrol ve yön

tuşlarından, ayrıca robot hareketini kolaylaştıran 6 eksenli bir joistikten (fare)

oluşmaktadır. Ayrıca robotun altında kullanım kolaylığına göre tercih edilebilecek farklı

konumlarda 3 [servo açma şalteri] (deadman switch) ve 1 adet [Start] butonu

bulunmaktadır. Servo açma şalteri, tam basıldığında veya az basıldığında çalışmayıp,

34

yarı seviyede kalacak şekilde basıldığında çalışarak, kullanıcının kontrolünde servolara

enerji gitmesini ve böylece emniyeti sağlamaktadır.

Şekil 3.30 Kontrol paneli (KCP)

6.5 Kuka Robot Programlanması

Kuka robot kolu KCP paneli üzerinden programlandığı için KCP panelinin menüsü ve

fonksiyon tuşlarının görevleri bilinmesi gerekir. Kumandanın sağ üst köşesinde [mod

anahtarı], servo açma şalterine gerek duymaksızın servolara sürekli enerji gitmesini

sağlayan ve enerjiyi kesen [Servo On/Off] butonu ve [acil durum butonu] yer almaktadır.

Bu butonlar Şekil 3.31’ de yer almaktadır.

35

Şekil 3.31 Kumanda Butonları

6.5.1 Mod seçimi

Şekil 3.32 ’de kumanda üzerindeki mod anahtarının seçenekleri görülmektedir. Bunlardan

ilki olan [Test 1] modunda yazılan bir program sadece test amacı ile yürütülebilmektedir.

[Test 2] ise, diğerine göre daha hızlı yürütmeye olanak sağlayan test modudur. [Otomatik]

modu programı otomatik olarak yürüttüğümüz, [Harici Otomatik] modu ise dış bir sinyale

bağlı olarak otomatik çalışma modumuzdur.

Şekil 3.32 Mod Anahtarı

36

Şekil 3.33’de kumanda üzerindeki [Escape] ve [Pencere değişim] tuşu görülmektedir.

Pencere değişim tuşu KCP paneli üzerinde bulunan ekrandaki 3 pencere arasında geçişi

sağlar. Şekil 3.34 ’de ise ekran üzerinde çalışılan üç farklı pencere ortamı görülmektedir.

Şekil 3.33 Kumanda Tuşları

Şekil 3.34 Kumanda Ekranındaki Pencereler

37

Şekil 3.35’de kumanda üzerindeki alt menü görülmektedir. Bu menüde sıklıkla

kullandığımız ve hareket komutlarını oluşturduğumuz [Motion] tuşu, imleci istediğimiz

satıra getirmemizi sağlayan[Line Select] tuşu ve robot kolun o anki konumunu hareket

komutumuza öğretmemizi sağlayan [Touch up] tuşu yer almaktadır. Ayrıca Şekil

3.36’da görüldüğü gibi herhangi bir uyarı ile karşılaştığımızda uyarıları onaylamamızı

ve kapatmamızı sağlayan [Acknowladge /All] tuşları yer almaktadır. [Navigator] tuşu ise

programı kapatmadan diğer bölümlerde gezinmeyi sağlar.

Şekil 3.35 Kumanda Alt Menüleri

38

Şekil 3.36 Mesaj Menüsü Onaylama Tuşları

Şekil 3.36’da daha yakından gördüğümüz, alt menünün üstünde yer alan bilgi çubuğunda

yer alan I simgesi, servo motorlara enerji gidip gitmediğini göstermektedir. Servo

anahtarı açık olduğunda bu simge yeşil renge dönmektedir. Şekil 3.37’de kumanda

üzerindeki ileri yönlü ve geri yönlü yürütme [Start] tuşları ve durdurma tuşu [Stop]

görülmektedir. Şekil 3.38 ’de üst menü, Şekil 3.39’da da yan menüler görülmektedir.

39

Şekil 3.37 Yürütme ve Durdurma Tuşları

Şekil 3.38 Kumanda Üst Menüsü

40

Şekil 3.39 Kumanda Yan Menüsü

Şekil 3.40’te yan menülerde sıklıkla kullandığımız hareket modları ve koordinat

sistemleri görülmektedir. İlk mod kumanda tuşları ile hareket olup, bu moda kumanda

üzerinde yer alan 6 adet +/- yön tuşlarını kullanmamıza olanak sağlar. Diğer mod ise fare

veya joistik modu diye adlandırabileceğimiz mod olup, kumandanın sağ yanında yer

alan 6 eksenli joistik kolunu kullanarak robotu hareket ettirebilmemizi sağlar.

Koordinat sistemleri ise isimleri ile yine Şekil 3.40 ’te görülmektedir. Eksen bazlı

hareket, tek tek her bir mafsal hareket ettirildiği koordinat sistemidir. Dünya koordinat

sisteminde, robotun tabanı (base) temel alınır. Takım koordinat sisteminde, kullanılan

takımın ucunun, Fikstür koordinat sisteminde ise dışarıdaki bir fikstürün veya iş

parçasının herhangi bir noktasının baz alındığı koordinat sistemidir.

41

Şekil 3.40 Hareket Modları ve Kordinat Sistemleri

Şekil 3.41’ de yan menülerin şekiller üzerinden açıklamaları yapılmıştır.

Şekil 3.41 Kordinat Sistemleri

42

6.5.2 Hareket Tipleri

Kuka programlama dilinde üç farklı hareket komutu bulunmaktadır: PTP, LIN ve CIRC

hareket komutları.

6.5.3 PTP hareket tipi

PTP (point to point ) uç elemanı en kısa yoldan bitiş noktasına hareket eder. Şekil 3.42 ‘de

bu hareket tipi gösterilmiştir.

Şekil 3.41 PTP Hareketi

Şekil 3.42’te ise bir hareket komutunun menüsü görülmektedir. Bu menü alt menüdeki

[Motion] tuşuna basılarak açılır. Şekil 3.42’te hareket komutu üzerinde görülen [CONT]

seçeneği direk olarak hedef noktaya gitmek yerine, küçük bir eğrisellik ile bir sonraki

hedef noktaya geçmeyi sağlar. Bu durum Şekil 3.43’de gösterilmiştir. Bu seçenek boş

bırakılarak direk hedef noktaya gitme de sağlanabilir.

43

Şekil 3.42 PTP Hareket Komutu

Şekil 3.43 CONT Hareket Tipi

6.5.4 LIN hareket tipi

LIN (Linear) Uç elemanı düz bir hat üzerinde tanımlanmış bir hızda hareket eder. Bu

hareketin hareket tipi ve hareket komutu şekil 3.44 ve şekil 3.45 de gösterilmiştir.

44

Şekil 3.44 LIN Hareket Tipi

Şekil 3.45 LIN Hareket Komutu

6.5.5 CIRC hareket tipi

CIRC (Circular) Uç elemanı dairesel bir hat üzerinde, tanımlanmış bir hızda hareket eder.

Bu hareketin hareket tipi ve hareket komutu şekil 3.46 ve şekil 3.47 de gösterilmiştir.

45

Şekil 3.46 CIRC Hareket Tipi

Şekil 3.47 CIRC Hareket Komutu

6.5.6 Robot kolu hareket ettirme

1. Öncelikle [Emergency Stop] butonu açıp kapatılarak çalışıp çalışmadığı kontrol edilir.

2. Çalışma mod anahtarı [Test1] veya [Test2]’ye alnır.

3. Hareket modu “Tuş takımı ile hareket” veya “joistik/fare ile hareket” moduna alınır.

46

4. Koordinat sistemi seçimi yapılır.

5. El kumandasında [Deadman Switch]+[Eksen tuşları]/[Joistik] birlikte basılarak seçili

olan koordinat sistemine göre robot kol hareket ettirilebilir.

6.5.7 Robot kolun programlanması

1. Öncelikle [Emergency Stop] butonu açıp kapatılarak çalışıp çalışmadığı kontrol edilir.

2. Çalışma mod anahtarı [Test1] veya [Test2]’ye alınır.

3. Hareket modu “Tuş takımı ile hareket” veya “joistik/fare ile hareket” moduna alınır.

4. Koordinat sistemi seçimi yapılır.

5. Üst menü>File>New yolu izlenerek yeni bir program oluşturulur ve programın ismi

yazılır.

6. Oluşturulan program [Enter] tuşu ile veya alt menü üzerindeki [Open] tuşu ile açılır.

(Not: Alt menüdeki [Select] tuşu ile program sadece açılır ve düzenlenir, ancak

yürütülemez. Hazırlanan programı yürütebilmek için [Open] tuşu ile açmamız gerekir.

7. Her yeni Kuka programı INI kodu ile başlar ve program iki “Home Position”

komutu arasına yazılır.

8. Robot [Deadman Switch]+[Eksen tuşları]/[Joistik] tuşları ile istenilen noktaya hareket

ettirilir. [Motion] tuşu kullanılarak istenilen hareket tipi ve hareketin özellikleri seçilir.

Ardından [Touch up] tuşu kullanılarak robotu getirdiğimiz nokta hareket komutuna

eklenir. [Command ok] ile hareket komutu onaylanır.

9. Robotun gitmesini istediğimiz diğer noktalar istenilen hareket komutları ile

tekrarlanır.

10. Robotun öğretilen noktalara bir döngü içerisinde sürekli gitmesi isteniyorsa ilk “PTP

HOME” komutundan sonra, q-klavye ile “loop”, son “PTP HOME” komutundan önce ise

“endloop” yazılır. (Not: Kullanıcı modları olan, user, expert, administrator modlarından,

expert ve admin modlarında iken qwerty klavyeden komut ve yorum girişi yapılabilir.

11. Ardından [Deadman Switch]+[İleri yürütme tuşu/Start] ile hazırlanan program

yürütülebilir.

47

7. SONUÇ KISMI

Bu kısımda tezin istenilen amacına ulaşılmış. Denso akademik robot ve Kuka robot

hakkında teknik bilgiler verilip. Programlanması hakkında görsel ögelerle desteklenip

programlama aşamaları yazılarak. Örnek programlar verilerek deney föyleri hazırlanmıştır.

KAYNAKLAR

[1] Mehmet Serdar Güzel Altı Eksenli Robot Kolunun Hareketsel Karekteristliğinin

Görsel Programlanması ve Gerçek Zamanlı Uygulamaları Yüksek Lisans Tezi (2008)

[2] Özcan Çetinkaya Bir Kolun Hareketlerini Takip Eden Dört Dönel Mafsallı Robot

Kolu Tasarımı ve Deneysel Araştırılması Yüksek Lisans Tezi (2009)

[3] Wincaps 3 Operation Guidance (www.densorobotics.com)

[4]http://autosat2.humber.ca/files/atmn302/Kuka/daten/kuka/software_kst/alt/english/appli

kati on/

[5] http://www.gspnexus.com/schedetecniche/kr125_2.pdf

[6] http://www.robotykuka.pl/produkt/items/Robot-Kuka-VKR-125-2.html

[7] http://myo.karatekin.edu.tr/mkt2012/calistay-cd/ekler/bildiriler/50.pdf

[8]http://autosat2.humber.ca/files/atmn302/Kuka/daten/kuka/software_kst/alt/english/appli

kation/4_5_en.pdf

[9] http://www.kuka.be/main/cservice/faqs/software/KUKAControlPanel.pdf

[10] http://www.kuka-

robotics.com/turkey/tr/?etAdvEN=google_TR&etAdvKW=kuka_robot

48

TEŞEKKÜR

Çalışmalarımı yönlendiren, araştırmalarımın her aşamasında bilgi öneri ve yardımını

esirgemeyerek akademik ortamda olduğu kadar beşeri ilişkilerde de engin fikirleriyle

yetişmeme ve gelişmeme katkıda bulunan danışman hocam sayın Doç. Dr. Sezai

TAŞKIN’A ve çalışmalarım süresince bir çok fedakarlıklar göstererek beni destekleyen

aileme en derin duygularla teşekkür ederim.

Tarkan ÖZER

Manisa Haziran 2014