Lineer aktüatörlü paralel modüllerden oluşan seri robotun kontrolü

Abstract

Serial robot manipulators consist of actuators and reduction gears placed between links in tandem. It is a disadvantage that those actuators and reduction gears should be heavy and big enough to withstand the loads applied to joints. On this thesis, a hybrid snake robot consisting of paralel manipulators serially connected in tandem will be designed so that it eliminates aforementioned disadvantage. System of equations has been obtained for forward kinematics of 3- RPS parallel manipulator to be solved and this system of equations has been solved numerically using Newton’s Method. 3D simulation software of snake robot consisting of 10 modules has been coded in C Sharp XNA. After analyzing the workspace of 3-RPS parallel manipulator using Maple, system of equations obtained for inverse kinematics of this manipulator to be solved has been solved numerically using Interval Newton Method. For analyzing to see whether linear actuator selected for actuating the snake robot will withstand or not under the self weight of robot, snake robot modeled in Catia has been imported in Ansys so that the static reaction forces and moments at farthermost sections of linear actuators of first module have been simulated. According to the results obtained, snake robot with 10 modules is not mechanically applicable with standard linear actuators available on market.

Seri robot manipülatörleri, ardışık iki uzuv arasına yerleştirilen aktüatörler ve aktüatöre bağlı redüktörler vasıtasıyla oluşturulur. Bu aktüatör ve redüktörlerin, mafsallara binen yükü taşıyabilecek kadar kapasiteli olabilmesi için ağır ve büyük boyutta olması gerekliliği dezavantaj olarak görülmektedir. Bu tezde, paralel manipülatörlerin seri olarak bağlanmasıyla oluşturulmuş hibrid bir yılansı robot tasarımı yapılarak bu dezavantajın önüne geçilmesi planlanmıştır. 3-RPS paralel manipülatörün ileri kinematiğinin çözülebilmesi için denklem sistemi elde edilmiş ve bu denklem sistemi Newton Metodu kullanılarak sayısal olarak çözülmüştür. C Sharp XNA ortamında 10 modüllü yılansı robotun üç boyutlu simülasyon programı yapılmıştır. 3-RPS paralel manipülatörün Maple kullanılarak çalışma alanı analizi yapıldıktan sonra bu manipülatörün ters kinematiğinin çözülebilmesi için elde edilen denklem sistemi, Aralıklı Newton Metodu ile sayısal olarak çözülmüştür. Yılansı robotun tahriki için seçilen lineer aktüatörün robotun kendi ağırlığı altında dayanıp dayanamayacağının analiz edilebilmesi için, Catia’da modellenen yılansı robot Ansys’e aktarılarak ilk modülün lineer aktüatörlerinin en uç noktalarındaki statik reaksiyon kuvvet ve momentleri simüle edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, 10 modüllü yılansı robotun piyasada mevcut olan standart lineer aktüatörler ile mekanik olarak uygulanabilir olmadığı görülmüştür.