teknofest İstanbul havacilik, uzay ve teknolojİ …zeynep arslan merhaba, ben zeynep arslan....

74
1 TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ FESTİVALİ İNSANSIZ SU ALTI SİSTEMLERİ YARIŞMASI KRİTİK TASARIM RAPORU TAKIM ADI: BAUROV YAZARLAR: KAĞAN KAPICIOĞLU, BURAK UÇAR, ARDA AKGÜL, BATUHAN EKİN AKBULUT, ZEYNEP ARSLAN, ELİF ÖZOĞLU, MEHMET KOÇ, BERKE KANLIKILIÇ, ENİS GETMEZ

Upload: others

Post on 18-Mar-2021

17 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

1

TEKNOFEST İSTANBUL

HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ FESTİVALİ

İNSANSIZ SU ALTI SİSTEMLERİ YARIŞMASI

KRİTİK TASARIM RAPORU

TAKIM ADI: BAUROV

YAZARLAR: KAĞAN KAPICIOĞLU, BURAK UÇAR,

ARDA AKGÜL, BATUHAN EKİN AKBULUT, ZEYNEP

ARSLAN, ELİF ÖZOĞLU, MEHMET KOÇ, BERKE

KANLIKILIÇ, ENİS GETMEZ

Page 2: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

2

İçindekiler

Rapor Özeti……………………………………………………………………………………3

Takım Şeması……………………………………………………………………………..4 – 8

Takım Üyeleri……………………………………………………………..……….5 – 6

Organizasyon Şeması ve Görev Dağılımı………………………………..…………….9

Proje Mevcut Durum Değerlendirmesi……………………………………………...……..10

Araç Tasarımı…………………………………………………………………………..10 – 58

Sistem Tasarımı...…………….………..……………………………..………….10 – 16

Aracın Mekanik Tasarımı…...………………………..………………………….17 – 23

Mekanik Tasarım Süreci..……………………………………………………..17

Görev Analizi……………………………………………………………18 – 19

Mekanik Tasarım……………………………………...…………………19 – 23

Malzemeler………………………………………………………………..…….24 – 27

Üretim Yöntemleri………………………………………………………………27 – 30

Fiziksel Özellikler…………………………………………..…………...............31 – 33

Elektronik Tasarım, Algoritma ve yazılım Tasarımı…………………..………..33 – 57

Elektronik Tasarım Süreci…………………...……………………...…...33 – 45

Algoritma Tasarım Süreci…………………………………………...………..46

Yazılım Tasarım Süreci………………………………………………….46 – 57

Dış Arayüzler…………………………………………………………………………58

Güvenlik……………………………………...…………………………………………58 – 61

Test ………………………………………………...…..………………………….……61 – 63

Tecrübe…………………………………………..……………………………………..64 – 65

Zaman Bütçe ve Risk Planlaması……………………………………………………..66 – 68

Özgünlük…………………………………………………………...…………………...69 – 73

Referanslar……………………………………………………………..……………………74

Page 3: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

3

1. RAPOR ÖZETİ

BAUROV, 2017 yılında endüstriyel ve araştırma sektörleri içerisinde yüksek kaliteli ve düşük

maliyetli “uzaktan kumandalı su altı araçları” (ROV) üretme misyonuyla kurulmuştur.

BAUROV, çeşitli ihtiyaçlara cevap verebilen ve adapte olabilen ROV'ları üretmek için istekli,

teknik beceri ve deneyime sahip sekiz mühendislik öğrencisinden oluşan bir takımdır.

Takımımız KaplumBot2’yi geliştirirken çeşitli uzmanlık alanlarına göre ayrılan ve paralel

çalışan dört farklı departmana (İşletme, Mekanik, Elektronik ve Yazılım) ayrılmıştır. Bunun

yanında her bir takım üyesi sadece kendi departmanı ile değil diğer departmanlarla da

ilgilenmektedir. Buna bağlı olarak her bir üye tüm departmanların görevlerini ve

sorumluluklarını bilmekte; olası bir durumda farklı bir departmanda aktif olarak

çalışabilmektedir.

KaplumBot2, Bahçeşehir Üniversitesi BAUROV takımı üyeleri tarafından TEKNOFEST

İnsansız Su Altı Sistemleri Yarışması için tasarlanan ve yarışma komitesi tarafından verilen

şartnameye uygun olarak görevleri yerine getirebilen bir “uzaktan kumandalı su altı aracıdır”.

Ayrıca KaplumBot2, robotun emniyetli bir şekilde çalışmasını sağlayan iş güvenliği kuralları

dahilinde geliştirilmiştir.

KaplumBot2; Dumlupınar Denizaltısı’nın yerini tespit etmek ve kurtarmak, su altı temizlik

görevi altında objeleri doğru sepete yerleştirmek, otonom olarak engellerden geçmek, hedef

tanımak ve son olarak Dumlupınar Denizaltısı’nın yerinin tespitini yapıp robotu ona en yakın

şekilde konumlandırma görevlerinin olabildiğince hızlı bir şekilde yerine getirilmesi amacıyla

mekanik olarak tasarlanıp gerekli elektronik ekipmanla donatılmıştır.

KaplumBot2 aylarca süren planlama, araştırma, geliştirme, üretim, kalite ve güvenlik

standartları altında yapılan testlerin bir ürünüdür ve özellikleri bakımından gerçek hayata

uygulanabilirliği bulunmaktadır. KaplumBot2; kullanılabilirlik, hız, manevra kabiliyeti ve güç

verimliliğini artırmak için tasarlanmıştır. Dalgıçların hayati risklerini azaltıp düşük bütçeli

denizaltı keşfi yapma amacıyla tasarlanan bu robot; aynı zamanda modüler, hafif çerçeve ve

güvenilir elektronik ile geliştirilmiştir.

Bu belgede, en yeni robotumuz KaplumBot2’nin teknik özellikleri ve geliştirme sürecimiz

boyunca alınan (teknik) kararları detaylı bir şekilde açıklarken; takım yapılanmamız, proje

yönetimimiz ve teknik gelişim stratejimiz hakkında detaylı bir bakış sunacağız.

Page 4: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

4

2. TAKIM ŞEMASI

2.1. Takım Üyeleri

DANIŞMAN ÖĞRETMEN:

Doç. Dr. Mehmet Berke Gür

Bahçeşehir Üniversitesi Mühendislik ve Doğa

Bilimleri Fakültesi Mekatronik Mühendisliği Bölüm

Başkanı

E-posta: [email protected]

Telefon: +90 212 381 0556

Web Sayfası: http://berkegur.com/

TAKIM KAPTANI:

Kağan Kapıcıoğlu

Merhaba, ben Kağan Kapıcıoğlu. Bahçeşehir

Üniversitesi Endüstri Mühendisliği Bölümü’nden

mezunum. Şu anda ise çift anadalım olan Mekatronik

Mühendisliği Bölümü’nde son sınıf öğrencisiyim.

Robotik alanına olan ilgim lise dönemlerimden bu yana

kesintisiz olarak devam etmektedir. Gerek ulusal

gerekse uluslararası robotik ve proje yarışmalarına

birçok defa katılıp farklı alanlarda çeşitli dereceler elde

ettim.

Robotik ve proje yönetimi profesyonel ilgi alanlarım

olup bu alanlarda akademik ve hobi olarak

çalışmalarımı sürdürmekteyim. Bir yandan da lisanslı

yelken sporcusu olarak spor hayatımı devam

ettiriyorum.

Katıldığım yarışmalar, bu yarışmalarda elde ettiğim

dereceler, akademik çalışmalarım ve iş tecrübelerim ile

ilgili daha fazla bilgi almak için LinkedIn hesabımı

ziyaret edebilirsiniz.

LinkedIn:https://www.linkedin.com/in/kagan-

kapicioglu/

Page 5: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

5

TAKIM ÜYESİ:

Arda Akgül

Merhaba, ben Arda Akgül. Bahçeşehir Üniversitesi

Mekatronik Mühendisliği bölümü 2. sınıf öğrencisiyim.

2017 yılından bu yana takımda aktif olarak

çalışmaktayım. Şu anda takımın tasarım ekibindeyim.

BAUROV takımı olarak 2018 Teknofest İnsansız Su

Altı Sistemleri kategorisine, 2018 Roboik İnsansız Su

Altı Araçları Prototip Yarışmasına ve 2019 MateRov

yerel yarışmasına katılım sağladık. Roboik

yarışmasında birincilik ödülünü kazandık. Bu

doğrultuda kendimi geliştirmeye devam ediyorum.

Bilgisayar destekli teknik çizim (Solidworks, Catia),

CAM programları, yazılım (C) ve elektronik

konularında teorik olarak eğitimler aldım. Pratik olarak

da takım içinde bu bilgileri uygulayıp tecrübe

ediniyorum. Hedefim ülkemiz için su altı ve diğer

teknolojilerine katkı sağlayabilmektir.

LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/arda--akg%C3%BCl/

TAKIM ÜYESİ:

Mehmet Koç

Merhaba, ben Mehmet Koç. Bahçeşehir Üniversitesi

Elektrik Elektronik Mühendisliği 2. sınıf öğrencisiyim.

Oluşturduğumuz proje gruplarında elektronik

guruplarda ağırlıklı olarak görev alıyorum. 2015

senesinden bu yana her yıl Amerika’da düzenlenen

FIRST Robotics Competition’da görev aldım. Takım

kurucularından biriyim.

Üniversite çatısı altında kurulmuş olan BAUROV

takımı ile SSB Roboik’18 ve MateRov’19 olmak üzere

iki su altı yarışmasında elektronik bazlı görevlerde yer

almış bulunuyorum.

Linkedin: https://www.linkedin.com/in/mehmet-

ko%C3%A7-80a7bb175/

Page 6: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

6

TAKIM ÜYESİ:

Burak Uçar

Merhaba, ben Burak Uçar. Bahçeşehir Üniversitesi

Mekatronik Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim. Uzun

yıllardır robotik alanında çalışmalarımı devam

ettiriyorum. CAD VE CAM programları

kullanmaktayım. 2015 senesinde FLL takımında

mentor olarak yer aldım. Ardından kaptanlık görevimi

2015-2016 döneminde FRC takımında devam ettirdim.

2018’den bu yana da FRC takımının mentorluğunu

yapıyorum. BAUROV takımında robotun mekanik

tasarımı ve elektronik departmanında görev alıyorum.

SSB Roboik’18 ve MateRov’19 gibi su altı

yarışmalarında tecrübem var.

Linkedin: www.linkedin.com/in/burak-uçar-

501b68165

TAKIM ÜYESİ:

Berke Kanlıkılıç

Merhaba ben Berke Kanlıkılıç. 22 yaşındayım,

Bahçeşehir Üniversitesi’nde Mekatronik bölümü 3.

Sınıf öğrencisiyim. Küçüklüğümden beri robotiğe ve

mekanik ekipmanlara karşı ilgim çok fazla. 10 yıla

yakın süre boyunca FIRST vakfının düzenlediği FLL ve

FRC yarışmalarına hem katıldım hem de takımlara

mentorluk yaptım. 2019 senesinde Savunma

Bakanlığı’nın düzenlediği İnsansız Su Altı Sistemleri

Prototip Yarışması’nda üniversitemin takımıyla

birincilik ödülü aldık. Şu anda ise birbirinden farklı

yarışmalara katılmaya devam ediyorum.

Linkedin:https://www.linkedin.com/in/berke-kanl%C4%B1k%C4%B1l%C4%B1%C3%A7-904028145/

Page 7: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

7

TAKIM ÜYESİ:

Batuhan Ekin Akbulut

Merhaba, ben Batuhan Ekin Akbulut. Bahçeşehir

Üniversitesi Mekatronik Mühendisliği 3. sınıf

öğrencisiyim ve BAUROV Takımı elektronik ekibinde

yer almaktayım. Elektronik sistemler ve robotik

alanlarında çalışmalar yapıp kendimi geliştirmeye

devam ediyorum. TEKNOFEST’18, SSB ROBOİK’18

ve MateRov’19 yarışmalarıyla birlikte

TEKNOFEST’19 su altı robotiği kategorisinde

BAUROV ile yarışacağım 4. yarışma olacak.

LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/batuhan-ekin-

akbulut-95736916b/

TAKIM ÜYESİ:

Enis Getmez

Merhaba, ben Enis Getmez. Lise öğrenimimi yeni

bitirdim. Genellikle yazılım ve donanım üzerine

çalışıyorum. Yaklaşık 10 yaşımdan beri yazılım ile

ilgileniyorum. Bu süreçte yirmiden fazla hackathon

yarışmasına katılıp ödüllendirildim. Dünyanın en büyük

robotik etkinliklerinde yer aldım. Biyoteknoloji

projeleri geliştirdim. Bu projelerden bazılarına örnek

vermek gerekirse: yapay zekâ ile meme kanseri teşhisi,

felçli hastaların felçli bölgelerini elektriksel uyarılarla

çalıştırabilen donanım. Şu anda kendi yapay zekâ

girişimim olan “Artificaid” ile çalışmalarımı devam

ettirirken Türkiye'nin en büyük AR-GE firmalarından

biri olan FG-Digital bünyesinde çalışmaktayım.

LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/enisgetmez/

Page 8: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

8

TAKIM ÜYESİ:

Zeynep Arslan

Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeşehir Üniversitesi

Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim.

Enerji sektörü hakkında yürütülen projeler ile kendimi

geliştirmeye devam ediyorum ve BAUIEEE Power and

Energy Society liderliğini yapmaya devam ediyorum.

BAUROV takımıyla iki sene içinde TEKNOFEST’18,

SSB ROBOİK’18 ve MateRov’19 insansız su altı

araçları yarışmalarına katıldım. TEKNOFEST’19, su

altı kategorisinde katılım sağlayacağım 4. yarışma

olacak.

LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/zeynep-

arslan-4749b4169/

TAKIM ÜYESİ:

Elif Özoğlu

Merhaba, ben Elif Özoğlu. Bahçeşehir Üniversitesi

Yazılım Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim.

TEKNOFEST, katıldığım 2. su altı robotik yarışması

olacak. Ekibe dahil olduğumdan beri sponsorluk ve

halkla ilişkiler departmanında ekip arkadaşlarımla

çalışmaktayım. Fakat, teknik alanda da yer almak

istediğim için şu an teknik ekip üyelerinden eğitimler

alıyorum.

LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/elifozoglu

Page 9: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

9

2.2. Organizasyon Şeması ve Görev Dağılımı

Page 10: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

10

3. PROJE MEVCUT DURUM DEĞERLENDİRMESİ

ÖTR puanlamamıza ve kaybettiğimiz puanlara baktığımızda raporda anlattıklarımızın

gerçek hayatta yapmaya çalıştıklarımızı jüriye tam anlamıyla aktaramadığını fark ettik.

Kaybettiğimiz puanların çoğunluğu bundan kaynakladığını düşünüyoruz. Bu yüzden

KTR’de hem iş bölümü kısmında hem de robot kısmında bütün bilgileri adım adım,

tekrara düşmeden bütün açıklığıyla jüri üyelerine aktarmaya çalıştık.

BAUROV ekibi olarak önceki yarışmalardan edindiğimiz tecrübelerin

değerlendirmesini yapmak ve bu değerlendirmelerden oluşan yansımaları bir sonraki

yarışmalarda kullanmak takımımızın her zaman daha ileriye gitmesini sağlayan

değerlerden bir tanesidir.

Bu yansımalar ışığında daha önceki yarışmalar için hazırlamış olduğumuz 2 adet

robotun elimizdeki videolarını izleyerek durum değerlendirmesi yaptık. ÖTR’de

belirtmiş olduğumuz robot SSB ROBOİK 2018 İnsansız Su Altı Sistemleri Prototip

Yarışması için hazırladığımız robotun TEKNOFEST 2019 Yarışmasına göre

yenilenmiş versiyonuydu. Fakat TEKNOFEST 2019’da bulunan görevleri analiz

ettiğimizde ekstra(bonus) puanlara ulaşabilmek için görevleri olabildiğince hızlı

tamamlamamız gerektiğini fark ettik. Bu ekstra puanlar sayesinde diğer takımlar

görevleri tamamlasa bile hızımız sayesinde onların önüne geçebiliriz. Bu stratejik

düşünce sonucunda KTR’de yaptığımız en önemli değişiklik nihai robotumuz üzerinde

yaptığımız değişikliktir.

Bu değişim sonucunda robot işleyişi ile ilgili bizi etkileyecek tek unsur şasede

kullanılacak malzeme ve üretim yöntemi olacaktır. Bu kısımları 4.1., 4.2.1., 4.2.2.,4.2.3

detaylı bir şekilde açıklayacağız.

ÖTR’de de belirttiğimiz gibi şase ilgili olan parçaları sponsorluk vasıtasıyla

karşılayacağımız için bütçe açısından bizi etkileyen bir değişim olmadı.

Tüm bunların yanında ise ÖTR ve KTR arasında bize kalan zaman aralığında yaptığımız

AR-GE çalışmaları sonucunda kendi robotik kolumuzu ve şu andaki kullandığımız

motorlara nazaran çok daha ucuz bir motor alıp kendimiz izole edip nozzle ve pervane

tasarlayarak hem robotu oluşturmak için gerekli bütçeyi azaltabileceğimizin hem de

özgünlük açısından fark yaratabileceğimizi fark ettik. Bu AR-GE çalışmalarımızla ilgili

detaylı bilgiyi raporun özgünlük başlığı altında anlatacağız.

Projenin ilerleyişiyle ilgili olarak ise bütün tasarımlarımız CAD ortamında hazır olarak

bulunmaktadır. Gerekli 3D parçalarımızın basımına başlamış bulunmaktayız. KTR son

teslim tarihi sonrasında ise eş zamanlı olarak elektronik ve şase tasarımlarını

tamamlayarak 15 Ağustos’ta göndereceğimiz videolarda robotumuzun son halini

görebileceksiniz.

4. ARAÇ TASARIMI

4.1. Sistem Tasarımı

4.2.1.’de bulunan yol haritasını takip ederek toplamda 5 adet su altı robot tasarımı

yapıldı. Bu 5 çizim sonucu toplantılar yaparak nihai su altı robotu tasarımına ulaşıldı.

Tasarım ekibimiz tarafından oluşturulan bu 5 tasarımın BAUROV ekibindeki bütün

üyelerin katılımıyla gerçekleştirilen toplantıda fiziksel özellikleri, avantajları

dezavantajları üzerinde konuşularak nihai tasarıma ulaşıldı. Nihai tasarım aşağıda

bulunan 5 tasarım içerisinde kırmızı dörtgen içine alınan tasarımdır. Nihai tasarım yine

4.2.1’de detaylı olarak anlatılmıştır.

Nihai tasarım için çalışmalar devam ederken bunun paralelinde elektronik ekibimiz su

altı robotumuzda kullanılacak olan elektronik ekipmanların listesini çıkartarak devre

Page 11: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

11

şemasını çıkarttı. Bu bölümde devre şemasına yer verirken, devre şemasındaki her bir

ekipmanın detaylı anlatımına 4.3.1’de yer verilecektir.

TASARIM 1:

Fiziksel Özellikler:

• Robotun yüksekliği 17 santimetredir.

• Robotun uzunluğu 45 santimetredir.

• Robotun genişliği 35 santimetredir.

• Robot 8 kilogramdır.

• Robotta 8 adet motor bulunmaktadır.

Avantajları:

• Şase boyutunun küçük olması hem kilo konusunda hem de halka

geçme görevinde kolaylık sağlamaktadır.

• Elektroniğin içinde bulunduğu tüp dış ortamdan rahatlıkla

gözlemlenebilmektedir.

• Su içinde hızlı hareket edebilir.

Dezavantajları:

• Motorların etrafında çerçeve olmadığı için dışarıdan gelen darbelere

karşı korunaksızdır.

• Tasarım çok komplike olmadığı için puanlamadan düşük alabilir.

• Elektroniğin içinde bulunduğu tüp dış darbelere karşı korunaksızdır.

Page 12: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

12

TASARIM 2:

Fiziksel Özellikler:

• Robotun yüksekliği 26 santimetredir.

• Robotun uzunluğu 57 santimetredir.

• Robotun genişliği 45 santimetredir.

• Robot 10.5 kilogramdır.

• Robotta 8 adet motor bulunmaktadır.

Avantajları:

• Motorlar dış darbelere karşı korunaklıdır.

• Şase sigmadan olduğu için hafiftir.

• Elektroniğin içinde bulunduğu tüp dış darbelere karşı korunaklıdır

Dezavantajları:

• Kamera konumu uygun değildir.

• Su içinde yavaş hareket edebilir.

• Genişliği halka görevinde zorluk çıkarabilir korunaksızdır.

Page 13: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

13

TASARIM 3:

Fiziksel Özellikler:

• Robotun yüksekliği 26 santimetredir.

• Robotun uzunluğu 45 santimetredir.

• Robotun genişliği 40 santimetredir.

• Robot 9 kilogramdır.

• Robotta 8 adet motor bulunmaktadır.

Avantajları:

• 45 derecelik şase çıkıntıları ile motorlar uygun

pozisyonu almıştır.

• Elektroniğin içinde bulunduğu tüp yüzerlik açısından

uygun yere sabitlenmiştir.

• Hafif olması sayesinde yüksek puan almamızı

sağlamaktadır.

• korunaklıdır Dezavantajları:

• Motorlar darbelere karşı korunaksızdır.

Page 14: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

14

TASARIM 4:

Fiziksel Özellikler:

• Robotun yüksekliği 25 santimetredir.

• Robotun uzunluğu 41 santimetredir.

• Robotun genişliği 44 santimetredir.

• Robot 12 kilogramdır.

• Robotta 6 adet motor bulunmaktadır.

Avantajları:

• Görevleri hareket kapasitesi sayesinde hızlı tamamlamaktadır.

• Kolun konumu görev modellerini tutma konusunda kolaylık

sağlamaktadır.

Dezavantajları:

• Alüminyum kalıptan işlendiği için ağırlık problemi vardır.

• Ek yüzdürücülere ihtiyaç duymaktadır.

Page 15: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

15

TASARIM 5:

Fiziksel Özellikler:

• Robotun yüksekliği 25 santimetredir.

• Robotun uzunluğu 58 santimetredir.

• Robotun genişliği 55 santimetredir.

• Robot 9.5 kilogramdır.

• Robotta 8 adet motor bulunmaktadır.

Avantajları:

• Görevleri hareket kapasitesi sayesinde hızlı tamamlamaktadır.

• Kolun konumu görev modellerini tutma konusunda kolaylık sağlamaktadır.

• Üretim yöntemlerinde anlatılacağı üzere 3D basım ve lazer kesim tekniği

kullanılarak ağırlık azaltılmıştır.

• Tüpün konumunda dolayı yüzerlik dengelenmiştir.

• Bizden istenen bütün görevlere uygun bir şekilde tasarlanmıştır (kolay

konumlanma, akrobatik yüzme ve kolun konumu sayesinde cisimlere kolay

ulaşma).

Dezavantajları:

• Test ve deneme süreçlerinde bir sıkıntı ile karşılaşılırsa şase üzerinde değişim

yapmak diğer tasarımlara göre daha zordur.

• Ek yüzdürücülere ihtiyaç duymaktadır.

Page 16: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

16

BİLGİSAYAR

+

Buton

15 Amper Sigorta

Elektronik Devre Şeması:

SU ALTI ROBOTU

SU ÜSTÜ

KONTROL

Page 17: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

17

4.2. Aracın Mekanik Tasarımı

4.2.1. Mekanik Tasarım Süreci

Su altı robotunun mekanik tasarımını yapmakta olan ekip gerek üniversitede

gerek gelişim amaçlı olarak CAD ve CAM programları ile ilgili eğitim almış

bulunmaktadır. SolidWorks ve Fusion 360 programları kullanılmaktadır.

GrabCad üzerinden oluşturulan Workbench ile tasarımlar planlı bir şekilde

paylaşılmakta ve düzenlenmektedir. Tasarım sürecinin sonunda 5 farklı su altı

robotu tasarımı çıkmıştır ve yapılan toplantılar sonucunda en uygun olan

seçilmiştir. Tasarım sürecinin tamamlanması sonucunda üretim aşamasına

geçilmiştir. Ekibin bir bölümü üretim ile ilgilenirken diğer bölümü AR-GE

çalışmalarına başlamıştır. Robotun montajı tamamlandıktan sonra havuzda

testler yapılmıştır. Yapılan testler sonucunda avantaj ve dezavantajlar

düşünülerek tasarımda ufak çaplı değişiklikler yapıldı. Optimum robot

tasarımına ulaşmak için geliştirmeler yapılmaya devam edilmektedir.

Robot Tasarımında İzlenen Yol Haritası:

Görev Analizi

Dizayn İçin Yol Haritası

Prototipleme, Elektronik ve Yazılım

Deneyler ve Testler

Optimizasyon

Final Robot

Boyut ve Kilodan Maksimum Puana Ulaşma

Alternatif CAD Çizimleri

Satın Alma ve Final Şaseyi Yapma

Şase, Elektronik Montajı ve Yazılım

Page 18: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

18

Görev Analizi:

• Dumlupınar’ı Kurtarma Görevi:

Dumlupınar’ı kurtarma görevini tamamlamak için robotumuzun öncelikle stabil

bir şekilde görev objesine yaklaşması gerekmektedir. Bundan sonra ise görev

objesini yakalayabilmek için bir robotik kola ihtiyaç duyuyoruz. Bu yüzden

başlık 4.3.1’de açıklandığı gibi bir robotik kol kullanacağız. Görev objesini

yakaladıktan sonra tekrar stabil bir şekilde sepete yaklaşarak robotik kol ile

yakaladığımız objeyi bırakacağız. Son olarak ise yine robotik kol yardımıyla

sepetinin pimini çekerek görevi tamamlayacağız.

• Su Altı Temizlik Görevi:

Bu kısımdaki planımız tamamen Dumlupınar’ı kurtarma göreviyle aynıdır. Bu

görevde birden fazla taşınması gereken obje olduğu için öncelikle robot

operatörümüz ortam taraması yaparak aynı renk sepetleri ve objeleri saptayarak

görevi en hızlı bitirebilecek bir şekilde hareket planı çıkartacak. Bu planlamanın

bitiminde ise hızlı bir şekilde görevi tamamlamaya başlayacak.

Page 19: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

19

• Otonom Görevler:

Otonom görevlerin hepsinde robotun stabil şekilde hareket edebilmesi en önemli

kriterdir. Robotun yapım aşamalarında da anlatılacağı gibi toplamda 8 motor

kullanıldı ve dizayn olarak kanatlı bir yapı tasarlandı. Bunlara ek olarak ise hedef

tanıma ve denizaltının tespiti ve sualtı aracının konumlanması görevleri için

robotun tam ortasında havuz yüzeyini tepeden gören bir kamera

konumlandırıldı. Bu şekilde görev objelerinin tespiti ve onlara stabil bir şekilde

yaklaşmanın daha kolay olacağına karar verildi. Otonom görevlerin nasıl

yapılacağı ile ilgili görev analizi ve açıklaması yazılım tasarım sürecinde

anlatılacaktır.

Mekanik Tasarım:

Mekanik ekibimiz tasarımı yaparken üç nokta üzerine dikkat ederek

ilerlemektedir. Bunlar:

• Kilo ve boyut ölçümünden maksimum puana ulaşmak

• Stabil sürüşü sağlamak için en ideal tasarım

• Otonom sürüşte sıkıntı yaratmayacak bir tasarım.

TEKNOFEST 2018 İnsansız Su Altı Sistemleri Yarışması’na katıldığımız robot

ile jürilerden tasarım ile ilgili pozitif aldığımız yorumları tekrar düşünerek,

TEKNOFEST 2019 Yarışması’nda alışılmış tasarımların aksine TEKNOFEST

2018 Yarışması’ndaki robotumuzu geliştirerek hareket kabiliyeti ve hızı çok

yüksek bir robot tasarlama sürecine girdik. Tabii ki bu süreçte yukarıdaki 3

noktadan ödün vermedik.

Öncelikle kilo ve boyut ölçümünden maksimum puan alabilmek için şasemizin

2 boyutlu tasarım üzerinden eklemeler yaparak kabuklu bir yapıya ulaştırmaya

çalıştık. Bunun için lazer kesim tekniğiyle alüminyum plaka kesimi yaparak

bütün ekipmanların onun üzerine yerleştirilmesi kararlaştırıldı. Bu alüminyum

plaka ise şu şekildedir:

Page 20: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

20

Yukarıdaki fotoğraflarda da görüldüğü gibi motorların yerleri 2 boyutlu ortamda

belirlendikten sonra kırmızı renkle gösterilen şasenin ana parçası olan plaka

tasarlandı. Bu plakanın üretimi üretim yöntemlerinde anlatılacak olan lazer

kesim yöntemiyle olacaktır. Robotumuzda 4 adet dikey yönde 4 adet ise robota

45 derece ile yerleştirilmiş motor bulunmaktadır. Bu motorların 45 derece

yerleştirilmesinin sebebi ekstra motor kullanmadan hem ileri geride hem de

yanal düzlemde hareket etmesini sağlamaktır. Fiziksel ispatı ise aşağıdaki

gibidir:

45o

Dikey

Yöndeki

Vektör

Bileşeni

Yatay

Yöndeki

Vektör

Bileşeni

Page 21: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

21

2 boyuttaki tasarım bittikten sonra hidrodinamiği yüksek olacak şekilde ekstra

kabuk parçalarının tasarımı yapılmaya başlandı. Bu şekilde hem bütün motorlar

hem de ana plakanın üzerinde bulunan voltaj çevirici, elektroniğin bulunduğun

tüpün koruma altına alınması ve robota daha estetik bir görüntü kazandırılması

hedeflendi. Bu kabukları da aşağıdaki gibi görebilirsiniz:

Beyaz renkle gösterilen şekiller robotun üzerine eklediğimiz kabuklardır. Bu

kabuk parçalarının üretimini 3 boyutlu yazıcı ile yapacağız. Hem lazer kesim

hem de 3 boyutlu yazıcı üretim tekniğini kullanarak ucuz, hızlı ve kolay

yenilenebilir üretimi hedefliyoruz.

Page 22: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

22

Bu tasarıma ulaşmak için tasarım ekibimiz kendi aralarında tasarımlarını

hazırladıktan sonra, bütün ekibe sunum yaparak robotumuzun bilgisayar

üzerindeki son haline ulaşıldı. Aşağıda tasarım ekibimizin yaptığı sunumlardan

bazı fotoğrafları görebilirsiniz.

Page 23: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

23

Bu toplantılar sonucunda ulaşılan son robot tasarımı ise şu şekildedir:

YAN

GÖRÜNÜM

ÖN

GÖRÜNÜM

ÜST

GÖRÜNÜM

Page 24: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

24

4.2.2. Malzemeler

Su altı robotunun üzerinde kullanılan bazı malzemeler ve teknik özellikleri şu

şekildedir:

Alüminyum Sac: 3mm 5754 serisi

Alüminyum Boru:

Filament: 3D yazıcı filament türlerinden en çok tercih edilenler ABS ve PLA’dır. Su

altı robotunda PLA filamenti tercih edildi. Bu seçimin başlıca nedenleri;

• ABS'ye göre basımı oldukça kolaydır.

• Sert bir yapıya sahiptir. Dayanıklı ve darbelere karşı dirençlidir.

Page 25: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

25

ABS ve PLA Isıl Özellik Tablosu:

ABS ve PLA Mekanik Özellik Tablosu:

Enclosure: Su altı robotunun elektronik parçalarını barındıran yüzdürücüdür. Çeşitli

boyutları bulunmaktadır. Su altı robotunda 4 inçlik tasarım tercih edildi. Bu seçimin

başlıca nedenleri hem hacimden kazanılması hem de robotun ağırlığının minimum

seviyede tutulması.

Page 26: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

26

Dome (Kubbe): Akrilik tüpün ucunda bulunan kubbe şeklindeki kaptır. Kamera bu

kabın içinde muhafaza edilmektedir ve su geçirmeme özelliği vardır.

Bu malzemeyi kullanmamızın en önemli sebebi ışığın suda kırılmasından dolayı

nesnelerin olduğu yerden farklı bir yerde ve farklı boyutlarda gözükmesidir. Biz dome

kullanarak bu kırılmayı önlüyor ve kameramızın nesneleri bize gerçek yerinde ve gerçek

boyutlarda göstermesini sağlıyoruz.

Akrilik Tüp: Enclosure’ın büyük çoğunluğunu oluşturan ve içinde elektronik parçaları

barındıran su geçirmez tüptür. Tüp su altı robotuna yüzerlik katmaktadır.

Page 27: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

27

O – Ring Flanş: Tüpün içine su girmemesi için tüpü muhafaza eder. Biri tüpün önünde

biri de arkasında olmak üzere toplam 2 adet bulunmaktadır.

4.2.3. Üretim Yöntemleri

Su altı robotunun thrusterları BlueRobotics’ten alındı, tasarımını kendimizin

yaptığı nozzle ile değiştirildi. Thrusterları şaseye sabitlemek için frezede işlenen

ve büküm yöntemi kullanılan u braket kaynak yöntemi ile sabitlendi.

BlueRobotics’ten alınan yüzdürücü tüpün içine tasarımını kendi yaptığımız ve

3D yazıcıdan basılan hazne ile robotun elektronik parçalarının sabitlenmesi

sağlandı. Tasarlamış olduğumuz su geçirmez robotik kol da bir adet step motorla

kıskaçların hareketi sağlanmaktadır. Elektronik parçaların çoğu Türkiye’den

temin edildi. Kamerayı içinde bulunduran dome BlueRobotics’ten alındı

Kamera servo ve 3D parça yardımı ile hareketli hale getirildi. Yüzdürücü tüp

alüminyum borunun yarısını freze işleminden geçirdikten sonra kaynaklama

işlemi ile şaseye sabitlendi. Yarışma tarafından istenilen uygun dönüştürücü

Türkiye’den temin edildi. Su altı robotunun şasesini oluşturan alüminyum sac

lazer CNC ile kesildi.

Kaynak Yöntemi:

Kaynak, malzemeleri birbiri ile birleştirmek için kullanılan bir imalat

yöntemidir, genellikle metal veya termo plastik malzemeler üzerinde kullanılır.

Bu yöntemde genellikle çalışma parçalarının kaynak yapılacak kısmı eritilir ve

bu kısma dolgu malzemesi eklenir, daha sonra ek yeri soğutularak sertleşmesi

sağlanır, bazı hallerde ısı ile birleştirme işlemi basınç altında yapılır. Bu yöntem

lehim ve sert lehim ile fark gösterir, lehim ve sert lehim yöntemlerinde

birleştirme düşük erime noktalarında ve çalışma parçaları erimeden oluşur.

Kaynak için gaz alevi, elektrik arkı, lazer, elektron ışını, sürtme, ultra ses

dalgaları gibi birçok farklı enerji kaynakları kullanılabilir. Endüstriyel

işlemlerde, kaynak açık hava, su altı, uzay gibi birçok farklı ortamda

gerçekleştirilebilir. Bununla beraber, yapıldığı yer neresi olursa olsun, kaynak

çeşitli tehlikeler barındırır. Alev, elektrik çarpması, zehirli dumanlar ve

ultraviyole ışınlara karşı önlem almak gereklidir.

Page 28: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

28

Lehim Yöntemi:

Lehim, %36 kurşun ve %64 kalay ihtiva eden bir alaşımdır. Yiyeceklerin

bulundurulduğu kaplarda kullanılan lehimlerdeki kurşun oranı %10’u

geçmemesi gerekir. Lehimleme, iki metal malzemenin, ergime sıcaklığı

kendilerinden daha düşük olan bir ilave metal eriyiğiyle birbirine difüzyon

bağıyla etkidiği, çözülemeyen bir bağlama elemanıdır. Ergiyen ilave metal

sayesinde güçlü bir bağlantı oluşturulur. Lehimleme sıcaklığı, lehim

malzemesinin ergime sıcaklığından yüksek, birleştirilecek malzemelerin ergime

sıcaklığından daha düşük seçilmektedir. Kullanılacak lehim yöntemleri işin

cinsine göre seçilir. Lehim işlemi genelde havya işlemiyle yapılsa da alev ile,

daldırma ile, fırında lehimleme işlemleri de endüstride görülen yöntemlerdendir.

Lehim Malzemeleri:

Havya (Lehim Makinesi): Lehim makinesi, bir diğer adıyla havya, ile

lehimleme yönteminde lehimlenecek bölgeye lehim tutulur ve lehim makinesi

ile ısıtılır. Bölge lehim ile kaplandıktan sonra havya bırakılır ve lehimin

soğuması beklenir. Lehim makinesi güç kaynağına takıldıktan sonra geçen

süreyle ısınır. Havya kalitesi, çalışma performansına ve ömrüne göre belirlenir.

Lehim makinelerinin performansları, sahip oldukları elektrik gücüne de bağlıdır.

Piyasada 30Watt gücünde de 100Watt gücünde de lehim makineleri

Page 29: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

29

bulunmaktadır. Bazı lehim makinelerinin herhangi bir istasyona bağlı olmadan

ısılarını ayarlayabilme özellikleri vardır. Bunlara ısı ayarlı lehim makineleri

denir.

Lehim Teli: Elektronik devrelerde bir sistemi oluşturmak için; elamanları ve

tellerini birbirine tutturmak amacıyla belirli sıcaklıklarda eriyebilen tellere

“lehim” denir. Elektrik ve elektronik sektöründe kullanılan lehim teli kalay (Sn)

ve kurşun (Pb) metallerinin karışımından oluşturulmuştur. Lehim telinin

içerisindeki kalay miktarı arttıkça kalite yükselmektedir. Çünkü erime sıcaklığı

kalay çoğaldıkça azalmaktadır. Lehimin kalitesi kullanılacağı devrenin

hassaslığına göre değişmektedir.

Lehim Pastası: Lehim pastası kusursuz, hatasız bir lehimleme yapmak için

gereken malzemelerden bir tanesidir. Lehim pastasının kullanılmasın amacı

metal yüzde temizlemeden oluşan ve ısınmadan kaynaklanan oksitlenmeleri

önlemek amacıyla kullanılmalıdır.

Lehim Pompası: Vakumlama işlemi yaparak eski lehimin sökülmesini sağlar.

Lehim Tabancası: Bir güç kaynağından enerji alarak yalnızca tabancadaki

tetiğe basılması durumunda ucu ısınan lehimleme aracıdır.

Lehimleme İstasyonu: Lehimleme istasyonları, lehimleme işlemini çok

fonksiyonlu olarak sunmaktadır. İstasyonlarda genellikle havya veya lehim

tabancası, sıcak hava tabancası, havya standı gibi malzemeler bulunur. Havyanın

ısısını lehimleme istasyonları ile kontrol etmek mümkündür ve belirlenen ısı

değerlerine hızla ulaşabilmektedir.

Büküm Yöntemi:

Page 30: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

30

Lazer CNC Makinesi:

2 eksende hareket eden bir CNC Makinesinin başında bulunan bir lazer

makinesinin şiddetinin ayarlanmasıyla metal, ahşap vb. yüzeylerde kesim veya

kazıma işlemi yapılmasını sağlar.

3 Boyutlu Yazıcı:

3 eksende hareket eden 250 dereceye kadar ısınabilen bir başlıktan bazı özel

plastik materyallerin (ABS, PLA vb.) 0.1 mm gibi oldukça hassas seviyelerde

ısıtılmış bir tablanın üstüne katman katman akıtılarak CAD ortamında dizayn

edilmiş bir tasarımın gerçek hayata geçiren bir makinadır.

Page 31: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

31

4.2.4. Fiziksel Özellikler

Yükseklik: 251.16mm

En: 548.65mm

Page 32: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

32

Boy: 587.88mm

Toplam Kütle Hesaplaması:

Malzeme Adet Kütle Toplam Kütle

T – 200 Thruster 8 344 Gram 2.752 Kg

ESC 8 13.6 Gram 0,1088 Kg

Robot Kol 1 616 Gram 0,616 Kg

Pixhawk 1 102 Gram 0,102 Kg

Raspberry Pi 1 173 Gram 0,173 Kg

Işık 1 102 Gram 0,102 Kg

Kamera 2 53 Gram 0.106 Kg

Voltaj Düşürücü 2 480 Gram 0.960 Kg

Page 33: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

33

Dome 1 82 Gram 0.082 Kg

Akrilik Tüp 1 768 Gram 0.768 Kg

O – Ring Flanş 2 144 Gram 0.288 Kg

Konnektör 18 15 Gram 0.270 Kg

Sac - 1780 Gram 1.78 Kg

3D Parçalar - 943 Gram 0.943 Kg

TOPLAM 9.1 Kg

4.3. Elektronik Tasarım, Algoritma ve Yazılım Tasarımı

4.3.1. Elektronik Tasarım Süreci

Raporun bu bölümünde elektronik şema düzeni, sırasıyla sistemler ve sistemleri

oluşturan elektronik elemanların neden seçildiği ve nasıl kullanıldığı hakkında

detaylı bilgi verilecektir.

Genel Bakış:

Elektronik sistemlerimizin genel amacı ana güç kaynağından robotun çalışması

için gerekli enerjiyi kesintisiz ve minimum kayıp ile iletip robotu sorunsuz

çalışmasını sağlamaktır. Elektronik sistemimiz robotun ağırlık merkezini

minimum etkileyecek şekilde ana tüpün içine yerleştirilmiştir

Güç Dağıtım Sistemi:

Güç dağıtım sistemimizin

temel hedefi ihtiyaç

duyulan enerjinin iletken

kablolar tarafından

mümkün olan en kısa ve

güvenli yoldan

iletilmesidir. Bu bakımdan

güç dağıtım en önemli

sistemdir. Robota gelen

elektrik öncelikli olarak

sb-50 konnektöründen

geçip 48 DCV – 12 DCV

dönüştürücüye girer

burada gerekli voltaj

ayarlaması yapıldıktan

sonra epoksi ile korunmuş

olan konnektör ile kontrol,

itki ve dış sistemleri

beslemektedir.

Page 34: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

34

Anderson SB – 50 Konnektör

Ana güç kaynağını mümkün olan en güvenli ve düşük dirençli konnektör ile

robotumuza bağlamalıyız. Bunun için 48 volt gerilimlere uygun olan ve yarışma

komitesinin de kullanmakta olduğu Anderson SB – 50 konnektör kullanılmıştır.

Ana Güç Kablosu:

Anderson SB-50 konnektörlerden geçen elektrik akımını minimum voltaj kaybı

ile su altından robotumuza güvenle ulaşması gerekmektedir. Bu sebepten dolayı

suyun altında çalışmaya uygun bir kablo sistemi kullanımına ihtiyaç doğmuştur.

Yaptığımız araştırmalar sonucunda 12 AWG sınıflandırılmasında olan “heavy

duty power cable” kullanılacaktır.

AWG Sistemi:

AWG kısaca Amerikan Kablolama Ölçü

Birimi anlamına gelir. Bir kablonun

içerisindeki tel çapı mm olarak

bir AWG değerine denk gelir.

Page 35: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

35

48 DCV – 12 DCV DC – DC Voltaj Düşürücü:

Yarışma şartnamesinde belirtilen bize verilecek olan ana güç gerilimi 48 VDC

kontrol ve itki sistemimiz için tolere edilebilir giriş geriliminin (12V) çok

üstünde bir gerilimdir ve itki sisteminin verimli olduğu 12-16 VDC bandına

düşürülmesi gerekmektedir.

Yukarıda bahsedilen sebeplerden dolayı bize en uygun IP 68 sertifikalı yani su

ve toz geçirmez olan Daygreen 48DCV-12DCV DC dönüştürücü motor şaseine

bağlayarak kullanmaya karar verdik.

Teknik özellikleri:

• Sürekli sabit akım çıkışı

• IP68 sertifikası

• Hava soğutmalı

• %94 verimlilik

• Ağırlık: 300 g

Page 36: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

36

İtki Sistemi:

İtki sistemi temel Newton’un 3. hareket kanunu prensibinde çalışmaktadır.8 adet

T200 motor ve bunların bağlı olduğu 8 adet elektronik hız kontrolcüsünden

(ESC) oluşmaktadır. Motorların yerleşimi 4 adet 45 derecelik açılarla

yerleştirilmiş yatay hareketi sağlayan motorlar,4 adet yere paralel olarak

yerleştirilen dikey eksende hareketi sağlayan motorlardan oluşmaktadır.

İtki sistemi görece daha az çeşitli donanıma sahip olsa da aracın tarafından

kullanılan toplam gücün %80’ini itki sistemi tarafından kullanılmaktadır bu

bakımdan oldukça önem arz eden sistemdir.

Elektronik Hız Denetleyiciler (ESC):

Elektronik hız denetleyiciler (ESC) fırçasız motorların dönüş hızlarını

kullanıcının ya da kontrol sisteminin yolladığı PWM sinyaline göre ayarlar.

Yani fırçasız motor kullanımını gerektiren bir durumda mutlaka ESC

kullanımına ihtiyaç vardır. Bu sebeplerden ötürü motorlarımızla uyumlu, fazla

ısı üretmeyen verimli “Basic ESC” kullanımına karar verdik.

Teknik özellikleri:

• Giriş gerilimi: 7- 26 V

• Maksimum akım: 30 A

• Sinyal gerilimi: 3.3 V – 5 V

Page 37: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

37

PWM Sinyali:

Açılımı “Pulse Width Modulation” yani Sinyal Genişlik Modülasyonu olan bu

teknik, sinyal işleme veya sinyal aktarma gibi daha çok elektronik devrelerin

veya elektrik makineleri gibi özel uygulama alanlarında da yer alan bir tekniktir.

Motorlar:

Su altının zorlu koşullarında robotun hem otonom hem de manuel sürüşlerde

hareket edebilmesi gerekir bunun içinde fırçasız motor kullanımı genel olarak

uygundur. Ancak, bu motorların suya ve yüksek su altı basınca olabildiğince

dayanıklı olması beklenir eğer motor su alırsa olası elektrik kaçağı riski ortaya

çıkar ya da en iyi ihtimalle belli bir kullanım süresi sonrasında motor içindeki

parçalar korozyona uğrar ve motorumuz kullanılamaz hale gelebilir.

Bu ve buna benzer verimlilik problemlerinden dolayı itki sistemimizin ana

parçası olan iticileri Bluerobotics T200 Thruster olarak belirledik.

Yatay hareketi sağlayan motorlar 45 derecelik açılar ile şaseye bağlanmıştır

böylelikle manevra kabiliyeti maksimum düzeye çıkmıştır fakat vektör

bileşenleri doğrultusunda minimum seviyede itki kaybı yaşamaktayız.

Teknik özellikleri:

• Giriş gerilimi:6-20 V

• Maksimum akım : 25 A

• Maksimum güç: 350 W

• İleri yönde maksimum itki: 3.55 kg

• Geri yönde maksimum itki: 3.00 kg

• Havadaki ağırlık: 344 g

Page 38: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

38

Performans Tabloları:

Tablodan da görüldüğü üzere 1500 ölü bölgeden itibaren artan veya azalan PWM

sinyaline oranla kullanılan güç de artmaktadır (min 0 W, maks 180 W).

Page 39: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

39

Bu tabloda ise ESC’lere gelen PWM sinyali değerlerine karşılık alınan itiş gücü

kilogram cinsinden de belirtilmiştir.

Sonuç olarak performans tablolarından yola çıkarak T200 Thrusterların güç,

performans ve verimlilik ilişkisi bakımından çok iyi seviyelerde olduğu

sonucuna varmaktayız.

2D Çizimleri:

Kontrol Sistemi:

Kontrol sitemi su üstü kontrol istasyonu ile karşılıklı ve anlık olarak bilgi

alışverişi yapar ve bu bilgileri iç sensorlardan alınan diğer bilgiler eşliğinde

robotun son karar mekanizması görevini üstlenir.

Özellikle otonom görevler sırasında maksimum performansta kullanılacağından

dolayı kontrol sistemi elemanlarının en güncel ve güvenilir seviyede olması

gerekir. Bu yüzden sistemi oluşturan parçalar bir adet Raspberry pi model 3B ve

su üstü kontrol sistemine bağlandığı Ethernet kablosu. Motorların güvenle

kullanılması ve anlık durumların ara yüze iletilmesini sağlayan PixHawk

otopilot sürüş kartı. Son olarak operatörün ve otonom algoritmanın çevreyi

sağlıklı bir şekilde görüntüleyip değerlendirmesini sağlayan bir adet yatay

eksende ve bir adet dikey eksende bulunan USB uyumlu kamera

kullanılmaktadır.

RaspberryPi Model 3B:

Raspberry pi model 3B robotun ana beynini oluşturan bilgisayardır. Boyutu

yaklaşık olarak bir kredi kartı büyüklüğünde olması ve boyutlarının üstündeki

performansı sayesinde bize hem yerden kazanç sağlayacak hem de düşük güç

tüketimi sayesinde elektronik sistemimize büyük bir yük vermeyecektir. Ayrıca

Ethernet, USB girişleri hızlı bağlantı ve kolay müdahale şansı vermektedir.

Page 40: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

40

Teknik özellikleri:

• 1.4 GHz dört çekirdekli ARM Cortex-A53 işlemci (64-bit)

• Çift bant 802.11ac Kablosuz LAN

• Bluetooth 4.2 desteği

• USB 2.0 üzerinden Gigabit Ethernet desteği

• PoE HAT ile Ethernet üzerinden güç desteği

• USB Yığın depolama önyüklemesi

Bu resimde de görüldüğü gibi 4 adet USB portu 1 adet Ethernet çıkışı GPIO

pinleri ve microUSB girişi gösterilmiştir.

GPIO pinleri:

Raspberry pi kartı üzerinde elektronik sistemlerle haberleşme ve bu cihazların

kontrolü amacıyla kullanılan portlar, genel amaçlı giriş çıkış portları (General

Purpose Input/Output) GPIO olarak adlandırılır.

GPIO portları 0 (low) ve 1 (high) şeklinde olmak üzere iki değere sahiptir ve

işlemler bu değerler üzerinden yürütülür.

Page 41: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

41

Ethernet Kablosu:

Su üstü kontrol istasyonu ile kontrol sistemi arasında olan veri akışının

maksimum hızlı, kesintisiz ve minimum gürültülü olması görevlerin başarılı

olarak tamamlanması için önemlidir. Su altıda kablosuz veri akış hızının teknik

olarak çok düşük hız seviyelerinde kablolu iletişimi zorunlu kılmaktadır.

Uzun USB kabloları ucuz olmasına karşın beraberinde gürültü(noise) sorunu

getirmektedir. Bu yüzden robot ile iletişim kurmak için Ethernet kablosu

kullanmaktayız.

Kullandığımız Ethernet kablosu olan Fathom ROV Tether su altı koşullarına

uygun ve uzunluğu 25m kalınlığı 7.6 mm’dir.

Teknik özellikleri:

• Ağırlık: 0.043 kg/m

• Kablo kalınlığı: 26 AWG

• DC direnci: 0.127 Ω/m

Page 42: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

42

Pixhawk:

Pixhawk otopilot kartı ileri seviye bir karttır. PX4 tarafından geliştirilmiş

olup gerçek zamanlı çalışma ve zorlu koşullarda yüksek performans

imkânı sunmaktadır. İnsansız hava kara ve deniz araçlarında (Döner

kanat, İHA, sabit kanat, Rover, ROV/AUV) kullanılması için gerekli

yazılım yamaları ve hazır iskeletler ile kullanılabilmektedir.

Kontrol sistemi ile iletişimini raspberry pi üzerinden yapmaktadır. Bütün

elektronik hız denetleyicileri, sensörler ve Pixhawk Otopilota

bağlanmıştır ve Qground Control adlı ara yüz uygulamasıyla kontrol

edilmektedir. Ardusub yazılımını çalıştırmak ve manuel sürüşte robota

otonom özellik kazandırması Pixhawk otopilot kartını seçmemize ön ayak

olmuştur.

Teknik Özellikleri:

• Main System-on-Chip: STM32F427

• CPU: 180 MHz ARM® Cortex® M4 with single-

precision FPU

• RAM: 256 KB SRAM (L1)

• Failsafe System-on-Chip: STM32F100

• CPU: 24 MHz ARM Cortex M3

• RAM: 8 KB SRAM

• GPS: U-Blox® 7/8 (Hobbyking®) / U-Blox 6

(3D Robotics)

• Optik akış: PX4 Flow unit

Pixhawk Power Sense Modülü:

Pixhawk otopilot kartının ihtiyaç duyduğu enerji (18 W) USB portundan

sağlanacak maksimum enerjiden(5 W) çok daha fazla olacağından dolayı Power

sense modülünü kullanmaktayız. Ayrıca bu modül Pixhawk kartına ve dolaylı

olarak da ara yüze anlık akım ve voltaj bilgisi göndermektedir. Böylece olası

yüksek akım ya da düşük güç uyarılarını takip edebiliyoruz.

Page 43: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

43

Kamera:

Kameralar temel olarak farklı dalga boylarındaki fotonların kamera sensörüne

kamera merceğinden geçip düştüğünde oluşturulan elektrik sinyallerin işlenip

görüntü haline getirilmesi prensibiyle çalışır.

Gerek otonom görüntü işleme sisteminde gerek manuel sürüşte çevrenin

algılanması, yorumlanması ve buna uygun tepki verilmesi için kameralara

ihtiyaç vardır. Bu sebepten ötürü robotumuzda 2 adet Low-Light HD USB

Kamera kullanmaktayız.

Low-Light HD USB kamera düşük ışıkta yüksek görüntü kalitesi vermesi ve

geniş açıda kamerayı ya da robotu oynatmaya gerek kalmadan sabit görüntüler

vermektedir. Raspberry pi üzerindeki USB portu ile sisteme dahil olmaktadır.

Teknik Özellikleri:

• Yatak eksende görüş açısı: 80 derece

• Dikey eksen görüş açısı: 64 derece

• Çözünürlük : 2.24 MP

• Besleme gerilimi: 5V

• Maksimum akım :220 mA

Page 44: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

44

Dış Sistemler:

Robotun ana sistemleri haricinde bulunan ve görevleri icra etmede yardımcı olan

ekipmanlar dış sistemler olarak adlandırılmaktadır.

Robot Kol:

Teknofest 2019 yarışma şartnamesinde belirtilen enkaz çıkarma ve Dumlıpınar’ı

kurtarma görevlerini başarı ile tamamlamak için yüksek hassasiyetli ve güçlü

mekanizmaya sahip bir robot kola ihtiyacımız vardı. Ar-Ge çalışmalarımız haricinde bu

özellikleri taşıyan Newton Subsea Gripper kullanmaya karar verdik.

PWM sinyalleri ile açılıp kapanması özelliği bize sistem entegrasyonu bakımından

kolaylık sağlamıştır.

Teknik özellikleri:

• Giriş gerilimi: 9-18 Volt

• Maksimum akım: 6 A

• Tutuş kuvveti: 97- 124 N

• Havadaki ağırlığı: 616 g

Işık:

Su altında derinlere inildikçe güneş ışığı ya da yapay ışıkların gücü azalır ve

ortam kararmaya başlar. Karanlık bir ortamda veya gece sürüşlerinde

maksimum görüş sağlamak için su altına uygun bir ışıklandırma sistemi

kullanılması önemlidir. Yaptığımız araştırmalar sonucunda Lumen Subsea Light

kullanımının bizim yararımıza olacağına karar verdik. Özellikle içindeki mikro

işlemci sayesinde ara ışık değerlerini de sağlamasından dolayı kullanışlı bir

ekipmandır.

Page 45: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

45

Görüldüğü gibi gerek yazı okuma gerek obje tespitinde yeterli aydınlatma için

ara parlaklık değerlerini kullanabilmekteyiz.

Teknik özellikleri:

• Besleme gerilimi: 7-48 volt

• PWM gerilimi: 3- 48 volt

• Maksimum akım: 15/v A

• Maksimum aydınlatma: 1500 lumen

• Renk sıcaklığı: 6200 kelvin

• Havadaki ağırlığı: 102 g

Aşağıdaki fotoğraflarda elektronik ekibimizin, elektronik devreyi kurma ve test

aşamalarından görüntüler bulunmaktadır.

Page 46: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

46

4.3.2. Algoritma Tasarım Süreci

Pixhawk ile Raspberry Pi serial portları üzerinden haberleşmektedir. Veri

kaybını en aza indirgemek istenmesinden, veriler Raspberry Pi üzerinden

Ethernet kablosu ile bilgisayara iletilmektedir. Robot kontrolü için tamamen

açık kaynak olan ArduSUB Firmwall’ı kullanılmaktadır. Kontrol

QGroundControl yazılımı ile sağlanmaktadır. Aynı Zamanda .NET ailesine

ait olan C# ile otonom arayüzü sağlanmaktadır. C# arayüzünden python ile

yazılmış otonom komutları çağrılacaktır.

Robot Modları:

Robot daha önceden programlanmış belirli modlara sahiptir. Bu modlar

robotun farklı çalışma durumlarında farklı reaksiyonlar vermesini sağlar.

Belirtilen modlar aşağıda sıralanmıştır.

1. Stabilize Mod: Sensörlerden gelen verilere göre robot kendi dengesini

ve yüksekliğini otonom olarak sabit tutar. Pilot sadece haraket etme

komutlarını verir.

2. Acro Mod: Acro (Acrobatic) modu açısal hız sabitleme yapar.

3. Manual: Pilot hiç bir sensörden veri almadan doğrudan motorlara komut

gönderir.

4. Depth Hold : Pilot elini kumandadan çektiğinde robot derinlik seviyesini

sensör verilerine göre sabit tutmaya çalışır. Stabilize moduna

benzer;fakat bu mod sadece derinliği sabit tutar.

5. Position Hold : Konum Tutma modu, pilot kontrol girişleri boş

olduğunda aracın mutlak konumunu, tutumunu ve yönünü dengeler. Araç

pilot tarafından manevra ve yeniden konumlandırılabilir.

6. Auto:Otomatik mod, otomatik pilotta depolanan görevi bağımsız olarak

yürütür. Pilot kontrol girişleri çoğu durumda dikkate alınmaz. Araç devre

dışı bırakılabilir veya görevi iptal etmek için mod değiştirilebilir.

7. Circle: Daire modu, aracın önü merkez noktaya bakacak şekilde daireler

halinde hareket eder.

8. Guided: Kılavuzlu mod, aracın hedef konumunun bir yer kontrol

istasyonu veya yardımcı bilgisayar tarafından dinamik olarak

ayarlanmasını sağlar.

4.3.3. Yazılım Tasarım Süreci

Tasarladığımız aracın aktif olarak belirlediğimiz komutları uygulayabilmesi

için en iyi performansı sağlayabilecek programlama dili olan Python

kullanılmıştır.

Otonom Görevler:

Otonom görevler için en verimli kütüphaneler araştırılıp, belirlenmiştir.

Otonom görevlerde kullanılacak kütüphaneler aşağıdaki gibidir.

Opencv: Görüntü işleme işlemlerini kolaylaştıran bir kütüphanedir. Çember

algılama, renk algılama , hedef algılama , vb. gibi görevler bu kütüphane ile

yapılmaktadır.

Page 47: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

47

Imutils: Görüntü üzerinde işlemler yapmak için kullanılmaktadır.

Kameranın yerleşme açısına göre görüntüyü döndürme , görüntü boyutlarını

belirleme gibi işlemler bu kütüphane üzerinden yapılmaktadır.

Numpy: Hesaplamaları hızlı bir şekilde yapmamızı sağlayan bir matematik

kütüphanesidir. Gelen görüntü değerlerini Numpy kütüphanesi ile

işlenmektedir.

Pymavlink & Mavproxy: Raspberry Pi ile Pixhawk donanımlarının birbiri

ile haberleşmesi için Pymavlink kütüphanesi kullanılmaktadır. Raspberry

Pi’nin motorlara pwm sinyalleri göndermesi için Mavproxy kütüphanesi

kullanılmaktadır.

Time: Zamanlama işlemleri için Time kütüphanesi kullanılmaktadır.

Tesseract-OCR: Gelen görüntüden yazıları algılamak ve okumak için

Tesseract-OCR kütüphanesi kullanılmaktadır.

Engel Geçiş Görevi:

Engel geçiş görevi için Opencv kütüphanesi kullanılmıştır. Gelen görüntü

üzerinde renklerin bir işlevi olmadığı için görüntü renksizleştirilmektedir.

Bu sayede robot tarafından işlenen veri minumuma indirgenmiştir. Kodlarda

bulunan X değeri robotun kamerasından gelen x eksenini temsil etmektedir.

Y değeri robotun kamerasından gelen görüntünün y eksenini temsil

etmektedir. R ise algılanan hedefin büyüklüğünü temsil etmektedir.

Page 48: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

48

Daire’nin içinden geçmek için algoritma şu şekildedir:

Python diliyle yazılmış kodlarımız aşağıda açıklamaları ile verilmiştir.

Page 49: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

49

Hedef Tanıma Görevi:

Objelerin tespiti için Opencv, Yazıların okunması için Tesseract OCR

kütüphanesi kullanılmıştır. Algoritma aşağıda belirtilmiştir.

Page 50: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

50

Bu görev için kullanılmış kodlar ve açıklamaları aşağıda bulunmaktadır.

Page 51: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

51

Denizaltının Tespiti ve Sualtı Aracının Konumlanması

Bu görev için daireler tespit edilip opencv ile çapları hesaplanacaktır.

Hesaplanan değere göre halkaların içerisinde bulunan görüntü farklılıları

hesaplanarak dumlupınar denizaltısı tespit edilecektir. Buna göre En yakın

yere konumlandırılacaklardır. Bu görev için komutlar aşağıdaki şekildeki

gibidir.

Page 52: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

52

Parametreler ve Güvenlik

Robotun üzerinde yazılımsal etkenlerden kaynaklanan bir çok parametre vardır. Bu

parametrelerin kontrolü çok önemlidir. Parametreler her bir kod parçacığının ve

donanımın çalışma düzenini, kontrolünü temsil eder. Aynı zamanda güvenlik ve diğer

etkenlerin sınırlarını belirler.

FS_BATT_ENABLE: Akü Arıza Koruması Etkinleştir

Akü voltajı veya akım düşük olduğunda, güvenliğin devreye girip girmeyeceğini kontrol

eder

değer anlam

0 engelli

1 Sadece uyar

Page 53: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

53

2 Etkisizleştir

3 Yüzey moduna girin

FS_BATT_VOLTAGE: Arızalı akü gerilimi

Arıza emniyetini tetiklemek için akü voltajı. Akü voltajı güvenliğini devre dışı bırakmak

için 0'a ayarlanmaktadır.

• Artış: 0,1

• Birimler: V

FS_BATT_MAH: Arızalı akü milliAmpHours

Arıza emniyetini tetiklemek için kalan pil kapasitesi. Kalan pil güvenliğini devre dışı

bırakmak için 0 olarak ayarlanmaktadır.

• Artım: 50

• Birimler: mA.h

FS_GCS_ENABLE: Yer İstasyonu Arıza Koruması Etkinleştir

GCS kalp atışı kaybolduğunda ne yapılması gerektiğini kontrol eder.

değer anlam

0 engelli

1 Sadece uyar

2 Etkisizleştir

3 Derinlik tutma moduna girin

4 Yüzey moduna girin

FS_LEAK_ENABLE: Kaçak Arıza Koruması Etkinleştir

Bir sızıntı tespit edilirse ne yapılması gerektiğini kontrol eder.

değer anlam

0 engelli

1 Sadece uyar

Page 54: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

54

2 Yüzey moduna girin

FS_PRESS_ENABLE: Dahili Basınç Arıza Koruması Etkinleştir

Dahili basınç FS_PRESS_MAX parametresini aştığında ne yapılması gerektiğini

kontrol eder.

değer anlam

0 engelli

1 Sadece uyar

FS_TEMP_ENABLE: Dahili Sıcaklık Arızası Koruması Etkin

Dahili sıcaklık FS_TEMP_MAX parametresini aştığında ne yapılması gerektiğini

kontrol eder.

değer anlam

0 engelli

1 Sadece uyar

FS_PRESS_MAX: Dahili Basınç Arıza Eşiği

Arıza emniyetini tetiklemeden önce izin verilen maksimum iç basınç. Hatalı işlem,

FS_PRESS_ENABLE parametresi tarafından belirlenir

• Birimler: Pa

FS_TEMP_MAX: Dahili Sıcaklık Arızası Eşiği

Arıza emniyetine başlamadan önce izin verilen maksimum iç sıcaklık. Hatalı işlem,

FS_TEMP_ENABLE parametresi tarafından belirlenir.

• Birimler: degC

Page 55: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

55

FS_TERRAIN_ENAB: Arazi Arıza Koruması Etkinleştir

OTOMATİK modda arazi bilgisi kaybedilirse ne yapılması gerektiğini kontrol eder

değer anlam

0 Etkisizleştir

1 Pozisyonu Tut

2 Yüzey

FS_PILOT_INPUT: Pilot girişi başarısız güvenli eylem

FS_PILOT_TIMEOUT parametresi tarafından belirtilen zaman aşımı süresinden sonra

pilot giriş alınmadıysa ne yapılması gerektiğini kontrol eder

değer anlam

0 engelli

1 Sadece Uyar

2 Etkisizleştir

FS_PILOT_TIMEOUT: Pilot girişin güvenliğini engellemek için zaman aşımı

Güvenli olmayan işlem tetiklenmeden önce alınan pilot girişleri arasındaki maksimum

aralığı kontrol eder

• Menzil: 0,1 3,0

• Birimler: s

XTRACK_ANG_LIM: Crosstrack düzeltme açısı sınırı

Geçerli nokta ve ara nokta navigasyonu sırasında istenen rota arasında izin verilen

maksimum açı (derece cinsinden)

• Menzil: 10 90

Page 56: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

56

MAG_ENABLE: Pusula etkinleştirme / devre dışı bırakma

Bunu Enabled (1) olarak ayarlamak pusulayı etkinleştirir. Bunu Disabled (0) olarak

ayarlamak pusulayı devre dışı bırakacaktır.

değer anlam

0 engelli

1 Etkin

ANGLE_MAX: Açı Max

Tüm uçuş modlarında maksimum yalın açı

• Menzil: 1000 8000

• Birimler: cdeg

RC_FEEL_RP: RC Feel Rulo / Adım

RC, kullanıcı girişi için araç tepkisini kontrol eden, 0 son derece yumuşak ve 100 keskin

• Menzil: 0 100

• Artış: 10

değer anlam

0 Çok yumuşak

25 Yumuşak

50 Orta

75 gevrek

100 Çok Gevrek

FS_EKF_ACTION: EKF Hatalı İşlem

EKF arızalı güvenlik çağrısı yapıldığında gerçekleştirilecek eylemi kontrol eder

değer anlam

0 engelli

1 Sadece uyar

Page 57: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

57

2 Etkisizleştir

FS_EKF_THRESH: EKF arıza emniyetli varyans eşiği

Maksimum kabul edilebilir pusula ve hız değişiminin ayarlanmasına izin verir

• Değerler: 0.6: Katı, 0.8: Varsayılan, 1.0: Rahat

FS_CRASH_CHECK: Çarpışma kontrolü etkin

Bu otomatik çarpışma kontrolünü sağlar. Etkinleştirildiğinde, bir çarpışma tespit

edildiğinde motorlar devre dışı kalır.

değer anlam

0 engelli

1 Sadece uyar

2 Etkisizleştir

JS_GAIN_MAX: Maksimum joystick kazancı

Maksimum joystick kazancı

• Menzil: 0,2 1,0

JS_GAIN_MIN: Minimum joystick kazancı

Minimum joystick kazancı

• Menzil: 0,1 0,8

ARMING_ACCTHRESH: İvmeölçer hata eşiği

Tutarsız ivmeölçer belirlemek için kullanılan ivmeölçer hata eşiği. Bir donanım veya

kalibrasyon hatasını tespit etmek için bu hata aralığını diğer ivmeölçerlerle karşılaştırır.

Düşük değer, daha sıkı kontrol ve silahlanma kontrolünden geçmek daha zor demektir.

Tüm ivmeölçerler eşit yaratılmamıştır.

• Menzil: 0,25 3,0

• Birimler: m / s / s

Page 58: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

58

4.4. Dış Arayüzler

Bütün kontrol sisteminin arayüzü ve verilerin akışı (Motor kontrolleri, sensör

kalibrasyonları ve su altı aydınlatma sistemleri) QGroundControl yazılımı üzerinden

sağlanmaktadır. Raspberry Pi üzerinde yapılan işlemler Python ile yapılmaktadır. Motor

kontrolleri ve sensör verilerinin işlenmesi ise Java üzerinden Pixhawk Toolchain’i ile

yazılmaktadır.

5. GÜVENLİK

Bu bölümde robotun yapılışı ve deney aşamalarında iş güvenliğine uygun olarak alınan

önlemler ve tahmin edilebilen güvenlik senaryoları anlatılmıştır.

Güvenlik Felsefemiz ve Güvenlik Yönetmeliklerimiz:

BAUROV Ekibi olarak güvenlik felsefemiz, “Ekip arkadaşlarımız en değerli

kaynağımızdır ve hiçbir şey kişisel güvenlikten daha önemli değildir.” Tüm kazaların

önlenebileceğine ve emniyetin herkesin işinin ayrılmaz bir parçası olduğuna inanıyoruz.

Güvenlik yönetmelikleri, yaralanmayı önlemeyi veya azaltmayı amaçlayan zorunlu

gereklilikler olarak tanımlanmaktadır. (Barss, Peter, Gordon Smith, Susan Baker, and

Dinesh Mohan. Injury Prevention: An International Perspective. New York: Oxford

University Press, 1998.)

BAUROV ekibi olarak güvenlik yönetmeliklerimizi 4 ana başlık altında topladık:

• Mekanik Güvenlik

• Elektronik Güvenlik

• Yazılım Güvenliği

• Çalışma Alanı ve Test Güvenliği

Mekanik Güvenlik:

BAUROV ekibi olarak robotu yaparken başta takım üyelerini ve kullandığımız mekanik

parçaların güvenliğini sağlamak amacıyla mekanik güvenlik önlemlerine dikkat

ediyoruz. Güvenlik Önlemleri aşağıda belirtilmiştir,

Page 59: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

59

• Kullanılan araç gereçlerin ve mekanik parçaların keskin yüzeylerinden

korunmak için eldiven kullanılması zorunludur.

• Öz güvenliğini sağlamak için güvenlik gözlüğü takılması zorunludur.

• Kullanılıp işi bitmiş malzemeler ortalıkta bırakılmamalıdır.

• Motorlar üzerinde çalışma yaparken etrafında el, kol vs. ve motora zarar

verebilecek küçük parçalar bulunmamalıdır.

Elektronik Güvenlik:

BAUROV ekibi olarak robotu yaparken başta takım üyelerini ve kullandığımız

elektronik parçaların güvenliğini sağlamak amacıyla elektronik güvenlik önlemlerine

dikkat ediyoruz. Güvenlik Önlemleri aşağıda belirtilmiştir,

• Elektronik parçalar üzerinde çalışma yaparken parçaların üstünden akım

geçmediğine emin olunmalıdır.

• Kısa devreler sonucu oluşabilecek yanma durumlarında etrafımızda yangın

söndürme tüpü bulunmalı ve bilir kişi tarafından hemen müdahale edilmelidir.

• Kullanılan kabloların açıkta kalan kısımları su geçirmeyecek şekilde

kapatılmalıdır.

• Elektronik işlemler sırasında çarpılmalardan koruma amacıyla eldiven giyilmesi

zorunludur.

• Robotta meydana gelebilecek sorunlar karşısında “acil kapatma butonunun”

çalışır halde olmasına dikkat edilmelidir.

Yazılım Güvenliği:

BAUROV ekibi olarak robotun yazılımı sırasında başta takım üyelerini ve

kullandığımız yazılım parçalarının güvenliğini sağlamak amacıyla yazılım güvenlik

önlemlerine dikkat ediyoruz. Güvenlik Önlemleri aşağıda belirtilmiştir,

• Yazılım sırasında kullanılan teknik ekipmanların yanında sıvı bir madde

bulunmamalıdır.

• Yazılımda kullanılacak olan kartların bilgisayara güvenli bir şekilde

bağlandığından emin olunmalıdır.

Çalışma Alanı Güvenliği:

BAUROV ekibi olarak robotun yapıldığı çalışma ortamının güvenliğini ve düzenini

sağlamak amacıyla çalışma alanı güvenliği önlemlerine dikkat ediyoruz.

Güvenlik Önlemleri aşağıda belirtilmiştir,

• Çalışma alanında kullanılan bütün ekipmanlar gün sonunda yerlerine temiz ve

düzgün bir şekilde yerleştirilmelidir.

• Etrafta kesici ve delici yüzeylere sahip teknik ekipmanlar bırakılmamalıdır.

• Çalışma işlemleri sonunda kullanılan elektrikli eşyalar prizde takılı

bırakılmamalıdır.

• Yerlerde herhangi bir eşya bırakılmamalıdır.

• Zeminin ıslak veya kaygan olmamasına dikkat edilmelidir.

• Robot üstünde yapılan çalışmaların sonunda robot güvenli bir yere etrafında

uyarılar bulunarak bırakılmalıdır.

Page 60: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

60

Üretim Aşamalarında Alınan Güvenlik Önlemleri:

• CNC operatörü işlemler sırasında iş güvenliği için gözlük ve eldiven

kullanmıştır.

• Kaynak işlemleri sırasında ısı ve ışıktan korunmak için maske ve eldiven

takılmıştır.

• Elektrik kaçaklarının meydana getirebileceği olası tehlikelerden korunmak için

kontrol kalemi kullanılmıştır.

Test Aşamalarında Alınan Güvenlik Önlemleri:

• Robot havuza girmeden önce açıkta kalan elektronik parça ve kablo

olmadığından emin olunmalıdır.

• Kullanılan akrilik tüpün içinde hava kalmadığı teyit edilmelidir.

• Operatöre gerekli bilgilendirmeler öncesinde yapılmalıdır.

• Acil durum butonunun çalıştığından emin olunmalıdır ve son kontroller

yapılmalıdır.

• Test sırasında kullanılan havuzda motorlara takılabilecek küçük parçaların

olmadığından emin olunmalıdır.

• Robot havuzun içindeyken oluşabilecek elektrik kaçaklarından korunmak için

havuz etrafında ve içinde kimse bulunmamalıdır.

• Test sonrası robot temiz suyla yıkanmalıdır.

• Test sonrasında robot tamamen kurumadan elektronik parçaların hiç birisine

dokunulmamalıdır.

Güvenlik Kontrol Listesi:

BAUROV ekibi olarak güvenlikten sorumlu birimimiz tarafından hazırlanan güvenlik

kontrol listesi bulunmaktadır. Yarışma esnasında yapılacak son kontroller ve görevli

kişiler aşağıdaki tabloda belirtilmiştir.

GÜVENLİK ÖNLEMİ SORUMLU KİŞİLER

Takım üyelerinde eldiven ve gözlük bulunmalıdır Elif Su Özoğlu

Güvenlik butonunun çalıştığı kontrol edilmeli. Batuhan Ekin Akbulut

Motorlar çalışırken etrafı güvenli hale getirilmeli. Burak Uçar

Kabloların dağınık olmamasına dikkat edilmeli. Mehmet Koç

Çalışma alanının düzenliliği sağlanmalı. Zeynep Arslan

Sızdırmazlık için gerekli koşullar sağlanmalı. Arda Akgül

Yazılımın doğru çalıştığı ve elektronikte kaçak

olmadığı teyit edilmeli.

Enis Getmez

Batuhan Ekin Akbulut

Karşılaşılabilecek Güvenlik Problemleri ve Çözümleri:

Güvenlik önlemlerinin uygulanmasına ne kadar dikkat etsek de başımıza gelebilecek güvenlik

problemlerinin çözümleri hakkında BAUROV ekibi olarak temkinli davranmaktayız. Aşağıda

karşılaşılabilecek güvenlik problemleri ve çözümleri açıklanmıştır.

PROBLEM 1: Elektrik devrelerinde aşırı yük ya da gerilim oluşması ve yangın çıkması.

ÇÖZÜM: Duman, yanık kokusu, alev gibi durumlarla karşılaşan kişiler soğukkanlı olmalı ve

panik yapmadan çevresindeki kişileri uyarmalıdır, Acil durum butonu kullanılmalı ancak

Page 61: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

61

çalışmazsa en yakındaki yangın tüpü ile duruma müdahale edilmelidir. Yangın önlenemez ise

olay yeri hızla terk edilmeli ve 110 itfaiye aranarak haberdar edilmelidir.

PROBLEM 2: Motorlar çalışırken ekip üyelerinden birinin elinin sıkışması.

ÇÖZÜM: Acilen robota verilen güç kesilmeli ve hemen sağlık ekiplerine haber verilmelidir.

PROBLEM 3: Test sırasında havuzda robotun su geçirmesi sonucu oluşabilecek elektrik

kaçağı.

ÇÖZÜM: Kimsenin suyla temas haline olmadığı kontrol edilmeli. Havuzdaki robotun

çıkartılması için görevli kişilere haber verilmeli ve durumdan bahsedilmelidir.

6. TEST

• Elimizdeki tüm donanımların çalışma durumları harici olarak test edilmiştir. Bozuk

olanlar onarılmıştır.

• Tüp kapakları açılıp kapanma işleminden sonra akrilik boru, vakum pompası

kullanılarak sızdırmazlık testine tabi tutulmuştur. Basınç -0,3 bar ile -0,7 bar aralığında

bırakılıp herhangi bir değişim gözlenmez ise testi başarıyla geçmiş olarak sayılmıştır.

• Robotun suda yüzerliği ve dengesi ölçülmüştür. Yapılan hesaplamalarla

karşılaştırılmıştır. Robotun arka tarafı ağır geldiğinden dolayı yüzdürücüler arkaya

doğru çekilmiştir.

• Motor bağlantıları tam olarak bağlandıktan sonra herhangi bir sorun olmadığından emin

olmak adına motor numaraları, nihai motor konumları, motor pervane yönleri ,

motorların çalışma durumları ve motor tepkileri test edilmiştir. Ters bağlanan motorlar

yönleri yazılım ile düzeltilmiştir.

• Robotun suda doğru bir şekilde ilerleyebilmesi için otopilot kartının kalibrasyonu doğru

olmalıdır. Suya inmeden önce kalibrasyon test edilip, bir hata gözlenirse kalibrasyon

tekrar yapılmaktadır.

• Robot suya indirildikten sonra robotun suda doğru ilerlediğini test etmek için operatör

kumanda komutlarını suda çeşitli manevralar yaparak test etmektedir.

• Basınç sensöründen gelen veriler suyun 0 noktasında ölçülerek test edilir. Bir hata

gözlenir ise basınç sensörü baştan kalibre edilir.

• Robotik kolumuzun işleyişini test etmek için sualtı temizleme görevinin objelerini 3

boyutlu yazıcıdan çıkartarak denenmiştir.

• Manevra kabiliyetini test edebilmek için oluşturulan parkurda manevralar test

edilmiştir.

Page 62: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

62

Robotik Kol Testi

Manevra Testi

Page 63: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

63

Manevra Testi

Page 64: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

64

7. TECRÜBE

TEKNOFEST 2019 İnsansız Su Altı Sistemleri Yarışması, BAUROV Ekibi olarak

katıldığımız dördüncü yarışma olacaktır. Bundan önceki katıldığımız üç yarışmada 3

farklı robot tasarladık. Bu yüzden bu yarışma için hazırlanırken ilk başlangıç noktası

diğer üç robotu tekrar kurarak hızlı bir şekilde bunları test etmeye başladık. Yukarıda

test başlığı altında denediğimiz her şeyi bütün bu eski 3 robota da uyguladık. Bunu

yapmaktaki en önemli amacımız, eski üç robotumuzdan herhangi biri TEKNOFEST

2019 Yarışması’ndaki ihtiyaçlarımızı karşıladığı taktirde hızlı bir şekilde tasarımı

aşamasını revize edip operatörümüz için daha fazla antrenman zamanı ayırıp otonom

görevler için yazılım aşamasına yönelmekti. Fakat bu testler aşamasında her bir robotun

eksik yönlerinin olduğunu fark edip TEKNOFEST 2018 Yarışması’ndaki robotumuzun

6 motordan 8 motora revize etme kararı aldık. Yaptığımız testlerden görüntüler aşağıda

yer almaktadır:

Test 1

Page 65: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

65

Test 2

Test 3

Edinilen Tecrübeler:

• Stabilizasyon ve hız Sualtı aracı için en önemli unsurlardan birisidir.

• Su geçirmezliği sağlamak için özellikle akrilik tüpe giren kabloların

konnektörlerinin çok dikkatli ve özenli bir şekilde epoksilenmesi gerekmektedir.

• CAD ve gerçek hayat denemeleri her zaman birbirini tutmamaktadır. Bu yüzden

kolay yerleştirilebilecek ufak boyutlu yüzdürücüler ekip çantasında

barındırılmalıdır.

• Elektronik devre tasarımında topraklama bağlantıları çok dikkatli kontrol

edilmelidir. Yüksek akımlı yüklenmelere bağlı robot ile iletişi sorun

yaratmaktadır.

• Sensör ve otopilot kalibrasyonu çok dikkatli yapılmalıdır yoksa sürüş esnasında

operatöre ciddi sıkıntılar yaşatabilir.

• Suya her girişten önce pervane dönüş yönleri mutlaka kontrol edilmelidir.

Page 66: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

66

8. ZAMAN, BÜTÇE VE RİSK PLANLAMASI

Zaman ve bütçe planlamasında ÖTR’de belirtmiş olduğumuz çizelgelere uygun olarak

proje planlamamıza devam ediyoruz. Yarışmanın en başından itibaren iki planlamayı

çok iyi bir şekilde oturttuğumuz için KTR’de herhangi bir değişiklik yapmaya ihtiyaç

duymadı. Tek ve ufak bir değişim ise bütçede bulunan şase için kullanacağımız sigma

profiller yerine alüminyum sac alınmasıdır. Bu giderde sponsorluk sayesinde

karşılandığı için bütçemize bir etkisi olmamaktadır. Bunun yanında ise T3 Vakfı’nın

bize hibe olarak verdiği 3500 lirayı ise özgünlük başlığı altında anlatacağımız kendi su

altı motorumuzu ve robotik kolumuzu geliştirmek için AR-GE faaliyetleri altında

harcamayı planlıyoruz. Zaman çizelgemiz ve gelir – gider tablolarımız şu şekildedir:

Zaman Planlaması:

Bütçe Planlaması:

GİDER

Ürün Adet Fiyat Toplam Fiyat

Thruster 8 783,00 TL 6264,00 TL

Raspberry Pi 1 237,00 TL 237,00 TL

Pixhawk 1 575,00 TL 575,00 TL

ESC 8 115,00TL 920,00 TL

Enclosure 1 920,00 TL 920,00 TL

48 – 12 V – 30 A

Düşürücü

2 173 346,00 TL

Elektrik Kablosu 20 metre 834,00 TL 834,00 TL

Ethernet Kablosu 20 metre 580,00 TL 589,00 TL

Sarf Malzemeleri 1000,00 TL 1000,00 TL

Diğer 1000,00 Tl 1000,00 TL

Toplam 12685,00 TL

GELİR

Ürün Adet Fiyat Toplam Fiyat

Alüminyum Sac 1 m2

SPONSORLUK Alüminyum Boru 1 m

Kaynak

T3 Vakfı Hibe 3500,00 TL

Bahçeşehir

Üniversitesi

17000,00 TL

Toplam 20500,00 TL

Page 67: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

67

Risk Yönetimi Nedir?

Risk, projemizin zaman çizelgesini, performansını veya bütçesini potansiyel olarak

etkileyebilecek şeylerdir. Riskler potansiyeldir ve proje yönetimi bağlamında, gerçekler

olursa, o zaman ele alınması gereken “konular” olarak sınıflandırılırlar. Dolayısıyla, risk

yönetimi, sorun yaratmadan önce riskleri belirleme, kategorilere ayırma,

önceliklendirme ve planlama sürecidir

Risk Yönetimi Felsefemiz:

Risk yönetimi bizim çalıştığımız sektörde en önemli hususlardan biridir, çünkü onsuz

bir gelecek hedefi tanımlamak doğru değildir. Riskleri göz önünde bulundurmadan

hedeflerimizi tanımlarsak, bu risklerden herhangi biri gerçekleştiğinde yönümüzü

kaybedecek olma ihtimaline karşı risk yönetimi her zaman önceliğimizdir. İş

stratejilerimizi uygulamakla ilgili belirsizliği azaltmak ve ortaya çıkabilecek fırsatları

en üst düzeye çıkarmak için riskleri belirler, analiz eder ve yönetiriz.

Risk Yönetimi:

Risk yönetimi sürecinin ana unsurları aşağıda listelenmiştir.

• İçeriği Oluştur:

Sürecin geri kalanının gerçekleşeceği bağlamı oluşturup riskin

değerlendirileceği kriterler belirlenmeli ve analizin yapısı tanımlanmalı.

• Riskleri Tanımla:

Daha fazla analiz için temel olarak nelerin, neden ve nasıl ortaya çıkabileceğini

belirleyin.

• Riskleri Analiz Et:

Mevcut kontrolleri belirleyip, sonuç ve olasılık açısından riskleri bu kontroller

bağlamında analiz ediniz. Analiz, potansiyel sonuçların aralığını ve bu

sonuçların ortaya çıkma ihtimalini göz önünde bulundurmalıdır.

• Riskleri Değerlendirin:

Öngörülen kriterlere göre tahmini risk seviyelerini karşılaştırın, böylece

risklerin sıralanması ve yönetim öncelikleri tanımlanabilir.

• Riskleri Tedavi Et:

Düşük öncelikli riskler izlenmeli ve gözden geçirilmelidir. Daha yüksek sonuç

riskleri için, riski kabul edilebilir bir seviyeye indirmek için gereken tüm

hususları dikkate alan özel bir yönetim planı veya prosedürü geliştirin ve

uygulayın.

• İzleyin ve İnceleyin:

Risk yönetim sisteminin performansını ve etkileyebilecek değişiklikleri izlemek

ve gözden geçirmek.

• İletişim Kurun ve Danışın:

Risk yönetimi sürecinin her aşamasında ve bir bütün olarak sürecin uygun

aşamasında iç ve dış paydaşlarla iletişim kurun ve danışın

Page 68: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

68

Risk Senaryoları:

RİSK 1: Yarışmadan çok kısa bir süre önce motorlardan birinin veya daha

fazlasının hasar görmesi.

Çözüm 1: Teknik ekip tarafından hasar analiz edilir, hasar tamir edilebilecek

seviyede ise, hasarı tamir edip sonrasında iş güvenliği çerçevesinde test edilir.

Çözüm 2: Envanterimizde eğer yedek motor/motorlar varsa hasar görmüş

motor/motorlar yerine monte edilir.

Çözüm 3: İl sınırları içinde, bütçemizin karşılayabileceği ve benzeri güçte bir

motor alıp onu izole etmek.

RİSK 2: Yarışmadan çok kısa bir süre önce robot kolun bozulması.

Çözüm 1: Robot kolda ki hasarlı parçayı tespit edip değişebiliyorsa hasarlı

parçayı değiştirmek. Eğer parça 3 Boyutlu yazıcıdan çıkabilecek bir parça ise,3

Boyutlu yazıcıdan bastırılır.

Çözüm 2: Tüm fonksiyonları aynı olmasa bile, kısa zaman içinde robot kol

tasarlanıp 3D yazıcıdan çıkartılır.

RİSK 3: Robot üstünde herhangi bir elektronik parçanın bozulması.

Çözüm 1: Teknik ekip tarafından hasar analiz edilir, hasar tamir edilebilecek

seviyede ise, hasarı tamir edip sonrasında iş güvenliği çerçevesinde test edilir.

Çözüm 2: Envanterde yedeği bulunuyor ise, teknik ekip tarafından yedek parça

monte edilir.

RİSK 4: Test ve deneme sürecinde, robotun su aldığı tespit edildi.

Çözüm 1: Teknik ekip tarafından derhal robota verilen elektriği kesip, elektrik

kesilmeden kimsenin robota müdahale etmediğinden emin olduktan sonra,

robotu sudan çıkartıp kurutma işlemine başlanır.

RİSK 5: Operatörümüz hastalanıp yarışma esnasında faaliyet gösteremeyecek

olması.

Çözüm 1: Takımımızda iki adet yardımcı operatör bulunmaktadır. Böyle bir

durumda, onlardan biri ana operatörümüz yerine robotu yarışma esnasında

kullanır.

Çözüm 2: Her bir manuel görev otonom yazılır.

RİSK 6: Finansal bir sorun ile karşı karşıya kalınması.

Çözüm 1: Ana sponsorlarımızdan biri olan Bahçeşehir Üniversitesi’nden ek

bütçe talep etmek.

Çözüm 2: İlerde takım bütçesinde yeterli miktar olunca geri ödenmesi şartı ile,

takım üyelerinden eşit miktarda para toplamak.

Page 69: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

69

9. ÖZGÜNLÜK

BAUROV Ekibi olarak özgünlük başlığı adı altında AR – GE çalışmalarımızı

sürdürmekteyiz. Bu çalışmaları yaparken daha çok yeni kurulmuş bir takım olduğumuzu

göz önünde bulundurarak ayağı yere basan faaliyetler sürdürmekteyiz. Bu etapta asıl

ulaşmak istediğimiz nokta maliyetlerimizi olabildiğince düşürüp sponsorlara olan

bağımlılığımız olabildiğince azaltabilmektir. Bu başlık altında olan çalışmalarımız 4

farklı noktada yoğunlaşmıştır. Bunlar şu şekildedir:

• Robot Dizaynı:

Bu tasarımımızın ilk versiyonunu TEKNOFEST 2018’de denemiştik. Orada

edindiğimiz tecrübeler sayesinde tasarımın bir üst versiyonunu tasarlamaya

başladık. Bu tasarımdaki özgünlük 2 boyutlu bir tasarımın az maliyetli bir şekilde 3

boyuta çevrilmesidir. Araştırma yapıldığında bu tarz tasarımların endüstriyel

tasarım olarak bulunabildiği görülmektedir. Fakat prototip aşamasına çokça

geçirilmemiştir. Bunun başlıca 2 sebebi vardır. Bu tarz kabuklu tasarımlar CNC’ de

talaşlı imalat yöntemiyle üretildiği için hem çok maliyetli hem de ağır olmaktadır.

Biz de bu iki olumsuz noktayı tamamen yenilikçi bir çözüm ile atlattık. Bu süreç

mekanik tasarım başlığı adı altında adım adım anlatılmıştır. Kolay üretilebilirliği ve

revize edilebilmesi sayesinde ticari amaçlı üretim içinde kolaylık sağlayabilir. Bunu

yanında 3 boyutlu yazıcıdan çıkartılan kabuk sayesinde şık ve tek parça dizayn

Page 70: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

70

görünümüne ulaşılmasıyla birlikte istenilen renkte üretilebilmesi de bu tasarıma

“özelleştirilebilme” özelliği eklemektedir.

• Robotik Kol:

Geliştirilmekte olan robotik kol 1 adet step motorun sonsuz mil yardımı ile rotasyon hareketini

pistonlarda olan lineer harekete dönüştürerek kıskaçların hareketini sağlamaktadır. Kolun dış

gövdesi üç parçadan oluşmaktadır. Su geçirmezliği sağlamak için o ring flanş kullanıldı.

Yaptığımız testler sonucunda step motorun su geçirmesine rağmen 3 metreye kadar olan

derinliklerde sorunsuz bir şekilde çalıştığını gözlemledik. Su geçirmesinin tek eksi noktası

verimlilikte yaşanan düşüştür. Robotik kol sadece basit aç kapa hareketi yaptığı için verimlilikte

yaşanan kayıp hiçbir şekilde bizi etkilemediği gözlemlendi. Bu sayede çok basit şekilde kurulan

mekanik düzen sayesinde birden fazla serbestlik noktası olan robotik kol tasarlayabiliriz. Bu

fikrin ilk adımı olarak yukarıda teknik çizimleri bulunan robotik kolu tasarladık. Önümüzdeki

plan ise yarışma sürecine kadar bu tasarımı daha da geliştirip yarışmada etkin bir şekilde

kullanmaktır.

• İzolasyon Yoluyla Ucuz Su altı Motoru Geliştirmek:

Yaptığımız araştırmalar sonucunda “Turnigy L2508A-3500 Brushless Heli Motor” motor modelinin

bizim güç ihtiyacımızı karşılayabilecek bir teknik özellikte olduğunu fark ettik. Teknik

özellikleri ise şu şekildedir.

Boyut: 25mm x 20.5mm

Ağırlık: 31g

Kv: 3500rpm/V

Voltaj: 7.2v (2s)

Max Güç: 200w

Page 71: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

71

Max Akım: 27A

ESC: 30A

Piyasa fiyatı olarak ulaşılması çok kolay olan(10,00 $) bu motoru kendi imkanlarımızla izole

ederek yine tekndi tasarladığımız pervane ve nozzle ile düşük maaliyetli yüksek performanslı

bir motor tasarlamaya çalışacağız. Bu sayede bütçemizdeki en büyük gider kalemi olan motoru

minimuma indirgemiş olacağız. Bu noktadaki özgünlük ise şu şekildedir:

Herkese açık olan XFLR5 isimli CFD program sayesinde oluşturulacak kanat yapısının

performans testini çok kolay bir şekilde tamamlayacağız. Illinois Üniversitesi’nin herkese açık

olarak yayınladığı ve yoğunlukla hobi amaçlı hava araçlarıyla ilgilenen insanlar tarafından

kullanılan “https://m-selig.ae.illinois.edu/ads/coord_database.html” sitesi sayesinde 1600 adet

farklı pervane yapısına ulaşabiliriz. Bu 1600 adet tasarımı XFLR5 programına sokarak bize en

uygun olan yapıyı seçeceğiz. Önümüzdeki hedef ise yukarıda belirtilen motoru kullanarak en

uygun pervane tasarımını yapıp yarışma tarihine kadar bir örnek tasarım çıkartmaktır. XFLR5

ve internet sitesinin basit kullanımı ise şu şekildedir:

“https://m-selig.ae.illinois.edu/ads/coord_database.html” sitesinde bulunan 1600 adet tasarım

koordinat düzleminde noktalar olarak paylaşılmıştır. Örneğin Supermarine 371 – I isimli

dizaynın noktasal dizilimi şu şekildedir:

X Y

1.00 0.0000

0.95 0.0064

0.90 0.0142

0.85 0.0230

0.80 0.0323

0.75 0.0417

0.70 0.0507

0.65 0.0589

0.60 0.0657

0.55 0.0703

0.50 0.0728

0.45 0.0740

0.40 0.0741

0.35 0.0730

0.30 0.0708

0.25 0.0674

0.20 0.0625

0.15 0.0559

0.10 0.0468

0.075 0.0410

0.050 0.0337

0.025 0.0238

0.010 0.0149

0.005 0.0105

0.000 0.0000

0.005 -0.0097

0.010 -0.0135

0.025 -0.0207

0.050 -0.0284

0.075 -0.0349

Page 72: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

72

0.100 -0.0380

0.15 -0.0444

0.20 -0.0490

0.25 -0.0522

0.30 -0.0543

0.35 -0.0556

0.40 -0.0559

0.45 -0.0555

0.5 -0.0542

0.55 -0.0519

0.60 -0.0489

0.65 -0.0431

0.70 -0.0368

0.75 -0.0299

0.80 -0.0229

0.85 -0.0161

0.90 -0.0098

0.95 -0.0044

1.00 0.0000

Bu noktaları XFLR5 programına geçirdiğimizde şu şekilde bir görüntü elde ediyoruz:

Bu görüntü noktaların birleşiminde oluşan bir kanat yapısıdır. Bu yapıyı analize soktuğumuzda

ise program bize aşağıdaki şekilde de gösterilen suya değme açısı ve performans grafiğini

vermektedir.

Bu iki basit program ve internet sitesi sayesinde istediğimiz kadar pervane dizaynı oluşturup

hem CFD olarak hem de gerçek hayatta test edebiliriz.

Page 73: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

73

• Akrilik Tüp İç Dizaynı:

Birçok takımın aksine bu yarışmada robotumuza katılacak özgünlüklerden birisi

elektroniğin içinde bulunduğu su geçirmez tüpün tamamen CAD ortamında

tasarlanarak bütün elektronik parçaların tek tek yerlerini ve gerekli kablo

uzunluklarını belirlemek olacaktır. Bu sayede akrilik tüp içindeki karışıklık

engellenecek, elektronikle ilgili oluşabilecek herhangi bir sorunu gözlemlemek

daha kolay olacaktır. Bunun yanında sıkıntı çıkan elektronik parçanın konumu

belli olduğu için onu yenisiyle değiştirmek çok daha kolay olacaktır. Bu parça

yine 3 boyutlu yazıcı ile üretilecek olup, üzerinde değişiklik yapmak ve bunu

tekrar tekrar üretmek hem az maliyetli hem de hızlıdır.

Page 74: TEKNOFEST İSTANBUL HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ …Zeynep Arslan Merhaba, ben Zeynep Arslan. Bahçeúehir Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği 3. sınıf öğrencisiyim

74

10. REFERANSLAR

Basic ESC - Blue Robotics. (2019). Retrieved from

https://bluerobotics.com/store/thrusters/speed-controllers/besc30-r3/

Fathom ROV Tether (ROV-ready) – Blue Robotics. (2019). Retrieved from

https://bluerobotics.com/store/cables-connectors/cables/fathom-tether-nb-4p-26awg-r2/

High Power Cable (2 conductors, 12 AWG) - Blue Robotics. (2019). Retrieved from

https://bluerobotics.com/store/cables-connectors/cables/cab-a-2-12-awg/

Kit, p. (2019). Buy pH Sensor Kit with cheap price. Retrieved from

https://www.robotistan.com/ph-sensor-kiti

Low-Light HD USB Camera - Blue Robotics. (2019). Retrieved from

https://www.bluerobotics.com/store/sensors-sonars-cameras/cameras/cam-usb-low-light-

r1/

LW-20MG, P., & HD, P. (2019). Buy PowerHD Waterproof Copper Gear Digital Servo

Motor – LW-20MG with cheap price. Retrieved from

https://www.robotistan.com/powerhd-su-gecirmez-bakir-dislili-dijital-servo-motor-lw-

20mg

Newton Subsea Gripper - Blue Robotics. (2019). Retrieved from

https://bluerobotics.com/store/thrusters/grippers/newton-gripper-asm-r1-rp/

Pixhawk – Blue Robotics. (2019). Retrieved from https://bluerobotics.com/store/comm-

control-power/elec-packages/pixhawk-r1-rp/

Raspberry Pi 3 Model B - Blue Robotics. (2019). Retrieved from

https://www.bluerobotics.com/store/comm-control-power/elec-packages/rpi3-r1/

Raspberry Pi Camera Module v2 w/ Wide Angle Lens - Blue Robotics. (2019). Retrieved

from https://www.bluerobotics.com/store/sensors-sonars-cameras/cameras/cam-rpi-wide-

r1/

T200 Thruster – Blue Robotics. (2019). Retrieved from

https://bluerobotics.com/store/thrusters/t100-t200-thrusters/t200-thruster/

Ultra-high Resolution Pressure/Depth Sensor for 10m Depth. (2019). Retrieved from

https://bluerobotics.com/store/sensors-sonars-cameras/sensors/bar02-sensor-r1-rp/

Xl6009 Voltaj Yükseltici Regülatör Step Up Modülü Dc To Dc Conver - n11.com.

(2019). Retrieved from https://urun.n11.com/diger/xl6009-voltaj-yukseltici-regulator-step-

up-modulu-dc-to-dc-conver-P240741192

GrabCAD - CAD library. (2019). Retrieved from https://grabcad.com

Lehim Nedir? Lehim Nasıl Yapılır? | Robotistan.com. (2019). Retrieved from

https://maker.robotistan.com/lehim-nasil-yapilir/