Küçük Robotlarda Servo Motor Patlaması

2008'Mayıs - TBD Bilişim

Geleceğin robotlarının şekillenmesinde önemli rol oynayan küçük robotları daha çok hobi, eğitim ve eğlence alanlarında görüyoruz. Önceleri tekerlekler veya paletlerle hareket eden bu tür robotlar, artık insanlar ve hayvanlar gibi iki veya daha çok ayakla hareket ediyor. Bu gelişmenin ardındaki itici güçlerden en önemlisi, çok eski bir geçmişi olan servo motorların robotikte de etkin kullanımının başlamış olması.

Servo Motorlar, Küçük Robotların Önünü Açtı
Çok uzun yıllardır uzaktan kumandalı model uçak, tekne ve otomobillerle kullanımı dar bir alana sıkışan servo motorlar, robotlarla yeni ve çok daha geniş bir kullanım alanına kavuştu. Tabii buna en çok sevinen servo motor üreticileri olsa gerek. Hem yeni bir pazar oluştu, hem de çok daha yüksek bir talep. Uzaktan kumandalı model bir araçta 3-4 tane servo motor kullanılırken, insansı bir robotta ortalama 15 tanesi kullanılıyor. Servo motor üreticilerinden Hitec ve Kondo, kendi insansı robot kitlerini de satışa sürerek pazarın gelişmesine katkıda bulundular.

Peki nedir bu servo motor derseniz, kısaca izah edeyim. Pil ve akü gibi düz akım (DC) kaynaklarıyla çalışan küçük bir elektrik motoruna, dişli çarklar ve kontrol devresinin eklenmesiyle geliştirilmiş bir sistemdir. Motorun miline bağlı dişli çarklardan oluşan mekanizma dönüş hızını/devir sayısını azaltırken, tork’u yani dönme kuvvetini artırıyor. Bu şekilde kuvvetli bir döndürme gücüne kavuşuyor. Bir otomobilin kalkış (1.) vitesi gibi düşünebilirsiniz. Kontrol devresi ise uzaktan kumanda veya kumanda bilgisayarından gelen dönüş açısı verisine göre servo motorun dönmesinin sağlıyor. Normalde servo motorlar 180 ilâ 270 derece arasında dönebiliyor. Ama istenirse küçük bir mekanik müdahale ile 360 derece veya düz dönüş yapması da sağlanabiliyor. Son yıllarda düz dönebilen servo motorlar da üretilmeye başlandı.

Servo motorlara + ve – besleme gerilimi dışında bir de kumanda sinyali/verisinin geldiği bir kablo vardır. Toplam üç kablo ile bir servo motor kumanda edilir. Eskiden analog olan kontrol devrelerinin yerini şimdi dijitalleri aldı. Dijital sayesinde çok daha etkin ve hızlı bir şekilde kumanda etmek mümkün. Ayrıca, bazı uygulamalarda kumanda bilgisayarından her servo motora ayrı ayrı kablo bağlantısı yapmak yerine tek bir hat üzerinden birden fazla servo motor kumanda edilebilmekte. Her servo motorun ayrı bir tanımlayıcı kodu (ID) olduğu için, bir ağ üzerindeki bilgisayarlar gibi bir çalışma mümkün olabilmekte.

İnsansı bir robot üzerinde çok sayıda eklem bulunur. Her eklemde de en az bir servo motor kullanılır. Bazı robotların omuz, ayak ve boyun eklemlerinde birden fazlası kullanılmakta ve çok daha doğal insansı hareketler sağlanabilmektedir. Bu kadar çok servo motorun aynı anda ve birbirleriyle ahenkli, dengeli çalıştırılabilmesindeki zorluk daha çok işin programlanmasına yaşanmakta. İyi bir programlama arabirimi ve hazır hareket şablonlarıyla buradaki zorluk kısmen aşılabilmekte.

Özellikle iki ayaklı insansı uygulamalarda denge çok önemli. Robotun her durumda dengesini sağlayabilmesi, devrilmemesi gerekir. Bunun için geometrik ağırlık merkezi hesapları, dinamik denge hesapları gibi matematiksel-mekanik faktörler devreye girmekte. Ayrıca jireskop gibi algılayıcılar da dengenin kolaylıkla sağlanmasında büyük fayda sağlamakta. Sanal denge merkezi oluşturmada jireskoplar çok önemli. Roket, füze, uçak ve denizaltı gibi araçlarda beynimizin denge merkezi gibi kullanılmaktadırlar.

Servo motorlar ikiden çok ayaklı robotlarda da büyük bir hareket esnekliği ve özgürlüğü sağlamakta. Kedi, köpek, örümcek, yengeç, sürüngenler gibi birçok uygulamada servo motorlar tercih edilmekte. Yakın bir gelecekte servo motorları başka alanlarda da göreceğiz gibi gözükmekte.