Mekanik: robotunun şasisini kur

Bu dersin sonunda elinde sağlam, dengeli ve tekerlekleri boşluksuz dönen bir şasi olacak. Şasi, robotunun iskeletidir: üstüne bineceğin her parça buna tutunur. Acele etme, çünkü mekanikte geçiştirilen her küçük boşluk sonraki derslerde sürüşte titreme ve bir yöne çekme olarak sana geri döner.

Kanca: bir soru sor (8 dk)

Kutudan çıkan parçalara bak. Motoru eline al ve ucuna dikkatlice bak: motorun mili doğrudan dışarı çıkmıyor, önce kutu gibi bir parçanın içine giriyor, tekerlek de o kutunun çıkışına takılıyor. İşte sana bu dersin sorusu:

Motor tekerleği doğrudan mı çeviriyor?

Cevabı şimdi söylemeyeceğim. Kurulumu yaparken bu kutunun ne işe yaradığını kendi parmağınla hissedeceksin ve dersin sonunda soruya kendi cümlenle cevap vereceksin.

Sınıfça konuş (2 dk): Motorun ucundaki bu kutu neden var sence? Motor mili tekerleğe doğrudan bağlansaydı ne değişirdi? Bir tahmin yaz, dersin sonunda tahminine geri döneceğiz.

Kur ve keşfet (20 dk)

Şimdi şasiyi kuracaksın. Aşağıdaki montaj videosunu aç; sessiz ve altyazılıdır, istediğin adımda duraklat ve kendi hızında ilerle. Öğretmenin sınıfta dolaşıp takıldığın yerde yanına gelecek.

Adımları izle, ama her adımda önce tahmin et, sonra dene ve gözle.

1. Gövdeyi hazırla. Şasi plakasını düz bir zemine koy. Sol ve sağdaki motor yuvalarının birbirinin aynası olduğundan emin ol. İki motor simetrik oturmazsa robot düz gitmek yerine yana kayar.
2. Motorları sabitle. Her motoru kendi yuvasına yerleştir. Şimdi bir şey dene: bütün vidaları önce hafifçe, gevşek tak. Sonra sıkarken tek vidayı sonuna kadar sıkma; karşı köşeye geç, sonra tekrar karşıya, yani çaprazlama sık. Tahmin et: Neden tek vidayı sonuna kadar sıkıp diğerine geçmek yanlış olsun? Dene ve gör: tek vidadan sıkarsan motor yuvaya yamuk oturur, çaprazlama sıkınca düzgün oturur.
3. Milleri elinle çevir (dene-gör). Tekerlekleri henüz takma. Önce motorun kendi milini, yani o küçük kutunun girişindeki çıkıntıyı parmağınla çevirmeyi dene. Sonra kutunun çıkışındaki mili, tekerleğin takılacağı yeri çevirmeyi dene. Tahmin et: Hangisi daha kolay dönecek? Şimdi dene. Çıkışı çevirmenin belirgin şekilde daha zor olduğunu ve giriş milinin içeride çok daha hızlı döndüğünü hissedeceksin. Bu farkı aklında tut; birazdan adını koyacağız.
4. Tekerlekleri tak. Teker göbeğini motor kutusunun çıkış miline hizala ve sabitle. Tekeri elinle çevir: boşluk yapmadan ve sürtmeden dönmeli. Boşluk varsa göbek vidasını kontrol et; tekerlek gövdeye sürtüyorsa tekerle plaka arasındaki mesafeye bak.
5. Kabloların yolunu planla. Motor kabloları hiçbir dönen parçaya değmeyecek şekilde gövde içinden geçsin. Dönen tekerleğe değen bir kablo, ilk sürüşte kopan kablodur.

Takıldıysan: Aşağıdaki tabloda kurulumda en sık karşılaşılan durumlar var. Kendi robotunda bir sorun görürsen önce buraya bak.

Bu adımların sonunda robotun ayakta durabilen, tekerlekleri dönen bir iskeleti olacak. Henüz pili sabitleme; bir sonraki bölümde ona ihtiyacımız var.

Şimdi kavram: redüktör ve tork (7 dk)

Az önce 3. adımda bir fark hissettin: kutunun giriş milini çevirmek kolaydı ama hızlıydı, çıkış milini çevirmek zordu ama yavaştı. O kutunun adı redüktör, yani dişli kutusu. İçindeki dişliler, hızlı ama zayıf bir dönüşü, yavaş ama güçlü bir dönüşe çevirir.

Neden buna ihtiyaç var? Bir DC motor doğası gereği çok hızlı ama zayıf döner. Robotu yerden ittirmek içinse tam tersi lazım: daha yavaş ama güçlü bir dönüş. Redüktör işte bu takası yapar. Hızı düşürür, karşılığında torku, yani döndürme kuvvetini artırır. Torku bir cümleyle şöyle düşün: bir şeyi döndürerek itme gücü.

Bunu bisiklette yaşadın: yokuşa gelince küçük vitese geçersin. Pedalı hızlı çevirirsin ama tekerlek yavaş ve güçlü döner, böylece yokuşu çıkarsın. Redüktör de motorun "küçük vitesi" gibidir.

Bu yüzden "motor kaç devir yapıyor?" sorusu tek başına bir şey anlatmaz. Önemli olan redüktörün çıkışındaki hız ile tork dengesidir. Ağır bir robota zayıf tork verirsen robot yerinden kalkmaz; çok tork ama az hız verirsen robot kalkar ama kaplumbağa gibi yürür. İyi bir şasi bu dengeyi tutturur.

Uygulama: denge deneyi (15 dk)

Şimdi öğrendiğini değil ama şasinin ikinci sırrını keşfedeceksin: denge. Robotundaki en ağır parça pildir, bu yüzden pili nereye koyduğun robotun nasıl durduğunu ve nasıl sürdüğünü doğrudan belirler.

Pili henüz vidalama; sadece şasinin üstüne koyabildiğin bir parça gibi kullan. Şu deneyi yap ve her adımda ne gördüğünü not et:

1. Pili tam ortaya koy. Robotu düz zemine bırak. Öne mi arkaya mı eğiliyor, yoksa düz mü basıyor? Tekerlekleri hafifçe döndür ve öne it; nasıl gittiğine bak.
2. Pili öne kaydır. Aynı ölçümü tekrarla. Tahmin et: Ağırlık öne gelince robot ne yapacak? Şimdi gözle: burnu aşağı bastırıyor mu, arka tekerlekler yere iyi basıyor mu?
3. Pili arkaya kaydır. Yine bırak ve it. Arkası ağır olunca öne kalkma eğilimi var mı?

Tabloyu doldur. Göreceksin ki ağırlık merkezi tekerleklerin arasında, dengeli bir noktada olduğunda robot en düzgün basıyor ve en kararlı gidiyor. Bir uca kayınca robot ya öne eğiliyor ya da bir tekerleği yeterince basmadığı için çekiyor.

Sonunda pil için en dengeli yeri seç ve robotu o konumda bırak. Bir sonraki derste elektroniği kurarken pili oraya sabitleyeceksin.

Pekiştir ve kontrol et (6 dk)

Kendini kontrol et. Aşağıdakilerin hepsine "evet" diyebiliyor musun?

• İki motor da gövdeye tam oturuyor; elle zorlayınca oynamıyor.
• İki tekerlek de boşluksuz ve sürtünmesiz dönüyor.
• Robot yere düz basıyor ve pil için en dengeli yeri buldun.
• Hiçbir kablo dönen parçaya değmiyor.

Şimdi dersin başındaki soruya dön: motor tekerleği doğrudan mı çeviriyor? Cevabını redüktör ve tork kelimelerini kullanarak bir arkadaşına anlat. Başında yazdığın tahminle karşılaştır: tahminin doğru muydu, ne öğrendin?

Günlük hayat bağı: Etrafına bak. Bir vinç ağır yükü yavaş ama güçlü kaldırır; bir matkabın hızı ile gücü arasında da aynı takas vardır. Hepsinde hızı güce çevirmenin bir yolu, yani bir çeşit redüktör vardır. Robotunun motorundaki kutu da tam olarak bunu yapıyor.

Erken bitirdiysen (ek görev)

• Ağırlık testi: Robotunun üstüne (henüz sabit olmayan bir şekilde) küçük bir ağırlık koy ve tekerlekleri elinle döndürerek it. Robot ağırlaşınca torkun yeterli gelip gelmediğini tahmin et ve neden öyle düşündüğünü bir cümleyle yaz.
• Simetri avı: Şasinin sol ve sağ yarısını dikkatle karşılaştır. Vidaların sıkılığı, tekerlek boşluğu, kablo yolu iki tarafta tam aynı mı? Bir fark bulursan düzelt; en küçük fark bile robotun bir yöne çekmesine yol açabilir.