Mekanik: X deseniyle kur

Bu modülde robotun yalnızca ileri geri değil, hiç dönmeden yana da kayabilen bir sürüşü var. Bunun sırrı yazılımda değil, tam olarak hangi tekerin hangi köşeye takıldığında saklı. Bu ders o kuralı kurmakla ilgili.

Kanca: robotu yana it (10 dk)

Elinde şimdilik sıradan tekerli bir robot olduğunu düşün. Onu masada öne itersen rahatça yol alır. Peki tekerleri döndürmeden, robotu yana itmeye çalışsan ne olur? Tekerler buna direnir, robot zar zor sürüklenir.

Şimdi bir soruyu cebine koy: bir robot, tekerlerini hiç yana çevirmeden nasıl olur da yana kayabilir?

Videoyu izledikten sonra sınıfça tek soruyu tartış: iki robot da aynı güçle itildi, biri kaydı biri direndi. Fark tekerlerde. Sence bu mecanum tekerinin üstünde ne var da onu bu kadar farklı yapıyor? Tahminini bir cümleyle söyle; dersin sonunda tahminine geri döneceğiz.

Eğer elinde kurulu bir robot varsa videodaki deneyi kendin yap: robotu masaya koy (pil takma, güç verme), önce öne it, sonra yana it. Öne iterken tekerler dönerek yol verir. Yana iterken ise tekerler dönmez ama makaralar döner ve robot yine de kayar. Bu küçük fark bütün mecanum sürüşünün temelidir; parmağınla hissettiğin o "serbest yön"ü sonra dört motorla kontrol edeceksin.

Ana etkinlik: tekerleri ayır, X kur, etiketle (20 dk)

Bu bölümde robotu kurarken üç işi sırayla yapacaksın: tekerleri tanı, doğru köşelere tak, adlarını yaz.

1. Önce dört tekeri masaya diz ve incele. Her mecanum tekerinin çevresinde eğik duran küçük makaralar var; makara, tekerin kenarına yerleştirilmiş serbest dönen küçük silindirdir. Tekerlerin makaralarına dikkatli bak ve tahmin et: hepsinin makarası aynı yöne mi yatık?

Yakından baktığında görürsün: ikisinin makarası bir yöne, diğer ikisinin ters yöne yatık. Yani elinde iki tip teker var, birbirinin aynadaki görüntüsü gibi. Bu tesadüf değil; bütün mecanum sistemi bu aynalıktan doğuyor. İki tipi ayır ve iki ayrı gruba koy.

2. Motorları köşelere sabitle. Dört motoru gövdenin dört köşesine vidala. Montaj tekniği Diferansiyel modülün ilk dersiyle aynı, sadece iki yerine dört kez: vidaları çaprazlama sık, her motoru sabitledikçe milini elle çevirip boşluk ve sürtme kontrolü yap.

3. Tekerleri X kuralıyla tak. Kural tek cümle: robotun üstünden baktığında dört tekerin makara çizgileri, robotun ortasında birleşen bir X çizmeli. Her tekeri taktıktan sonra üstten bak. Çizgi X'i bozuyorsa o teker yanlış tiptedir ve karşı köşedeki tekerle yer değiştirmesi gerekir. Karşılıklı köşeler (ön sol ile arka sağ, ön sağ ile arka sol) hep aynı tip tekeri kullanır.

Şema 1: Üstten bakışta dört tekerin makara yönü. Kalın turuncu çizgiler ortada X yapıyor. Desen bozuksa robot yana kaymak yerine döner ya da çapraz sürüklenir; bunu test dersinde yakalayacaksın.

4. Her motoru etiketle. Daha şimdiden her motorun kablosuna köşesinin adını yaz: FL (ön sol), FR (ön sağ), BL (arka sol), BR (arka sağ). Bir sonraki derste dört sürücüyü doğru motora eşleştirirken bu dört etiket seni saatlerce aramaktan kurtaracak. Etiketleri okunaklı yaz ve kablonun kopmayacağı bir yerine sabitle; robot masada dönerken bir etiketin bile silinmesi, sonraki derste hangi kablonun hangi köşeye gittiğini bulmayı zorlaştırır.

Aşağıdaki tablo hangi köşenin hangi etiketi ve hangi karşı köşeyi aldığını özetler:

Kavram köprüsü: itme oku (7 dk)

Şimdi az önce kurduğun şeyin nedenini koyalım. Neden makaralar 45 derece eğik?

Bir teker dönerken zemine bir itiş uygular. Sıradan tekerde bu itiş dümdüz ileriye doğrudur. Ama mecanum tekerde zemine değen şey tekerin kendisi değil, kenardaki eğik makaradır. Makara eğik olduğu için itişin bir kısmı makaranın serbest döndüğü yöne "kaçar" ve kaybolur; geriye 45 derece çapraz bir itme oku kalır.

Bir itme okunun iki bilgisi vardır: hangi yöne baktığı ve ne kadar güçlü olduğu. Robotun dört tekerinin dört itme oku var. Robotun sonunda nereye gideceği, bu dört okun toplamıdır.

Bunu gözünde canlandır: dört teker de ileri dönerse, okların çapraz yan parçaları birbirini iptal eder, ileri parçaları toplanır ve robot düz gider. Ama doğru ikilileri ters çevirirsen ileri parçalar iptal olur, yan parçalar toplanır ve robot hiç dönmeden yana kayar. İşte kancadaki sorunun cevabı bu. Formülün tamamını yazılım dersinde kuracaksın; bugün sadece "itme oku" fikrini cebinde tut.

Şimdi X kuralının neden gerekli olduğu da yerine oturuyor. İtme oklarının birbirini doğru yerde iptal edip doğru yerde toplanması için, dört köşedeki makaraların birbirine göre tam olarak aynalı durması gerekir. X deseni tam da bunu garanti eder. Deseni bozarsan bir köşenin itme oku yanlış yöne bakar; o zaman iptaller ve toplamalar karışır ve robot yana kaymak yerine kendi etrafında döner ya da eğri büğrü sürüklenir. Yani X deseni süs değil, itme oklarını hizalayan mühendislik kuralıdır.

Uygulama: bozuk deseni yakala (15 dk)

Şimdi kuralı tersinden test edelim. Kuralı gerçekten anladıysan, onun bozuğunu da tanıyabilmelisin.

Bilerek boz. Eşinle birlikte dört tekerden birini yanlış tiple değiştir, yani X desenini kasıtlı olarak boz. Sonra robotu diğer gruba verin. Onlar da size bozuk desenli bir robot versin.

Üstten yakala. Görevin, sana gelen robotun üstünden telefonla bir fotoğraf çekmek ve makara çizgilerine bakarak hangi köşenin bozuk olduğunu bulmak. Fotoğrafta X'in nerede kırıldığını göster; o köşedeki teker karşı köşeyle uyumsuzdur.

Neden fotoğraf? Çünkü mecanum deseni ancak tam üstten bakınca netleşir; yandan bakınca göz yanılır. Üstten fotoğraf, robotu her açıdan çevirmeden deseni bir bakışta görmeni sağlar. Bu, ileride kendi robotunu kontrol ederken kullanacağın gerçek bir alışkanlık.

Düzelt ve doğrula. Bozuk köşeyi bulup düzelttikten sonra ikinci bir üstten fotoğraf çek. İki fotoğrafı yan yana koy: birinde X kırık, diğerinde tam. Aradaki farkı bir cümleyle anlat.

Pekiştirme: ders sonu kontrolü (7 dk)

Şu listeyi kendi robotunun üstünde tek tek doğrula:

• Dört motor köşelere sabit; dört teker boşluksuz ve sürtmeden dönüyor.
• Üstten bakışta makara çizgileri temiz bir X yapıyor (bir fotoğrafını çek, sonraki derslerde işine yarar).
• Dört motor kablosu FL, FR, BL, BR olarak etiketli.
• "Neden 45 derece makara?" sorusuna itme oku sözcüğüyle cevap verebiliyorsun.

Günlük hayat bağı: Havaalanı bagaj arabalarının bazılarında ve hastane sedyelerinde her yöne dönen serbest tekerler vardır; onları dar bir koridorda yana kaydırabilmenin sırrı da tekerin serbest yönüdür. Mecanum, bu serbestliği dört motorla kontrol altına alınmış hâlidir. Bir de kancadaki ilk tahminine dön: teker hakkında söylediğin şey, makaraları gördükten sonra ne kadar tuttu?

Erken bitirene ek görev

Robotun hazırsa şunları dene:

1. Ok haritası çiz. Bir kâğıda robotu üstten çiz ve dört köşeye, robot ileri giderken her tekerin itme okunu çiz. Sonra okların yan parçalarının nasıl iptal olduğunu üstünde göster. Bu çizim, yazılım dersindeki dört formül satırının resmidir.
2. Yana kayma tahmini. Robotu hiç dönmeden sağa kaydırmak için hangi iki tekerin ileri, hangi ikisinin geri dönmesi gerektiğini itme oklarına bakarak tahmin et. Tahminini kâğıda yaz; yazılım dersinde doğru çıkıp çıkmadığını göreceksin.