Çok Gövdeli ve Yüksek Serbestlik Dereceli Robotik Sistemlerin Kinematik ve Dinamik Modellenmesi için Araç Kutusu Geliştirilmesi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mekatronik Mühendisliği, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: HALUK ÖZAKYOL

Danışman: Zafer Bingül

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez, birlikte çalışan robotlarda ve yüksek artıklık (redundancy) barındıran uzay uygulamalarında yaygın olarak kullanılan yüksek serbestlik dereceli (DoF), çok gövdeli robotların kinematik ve dinamik modellemesi ve analizi için bir araç kutusu geliştirmeyi amaçlamıştır. İleri Robotik Analiz Araç Kutusu (ARAT) ile yüksek serbestlik dereceli, üniversal, küresel, prizmatik ve dönel eklem bulundurabilen, hareketli ve sabit platform üzerinde çalışabilen bütün çoklu robotların kinematik ve dinamik analizi yapılabilmektedir. ARAT, yeni robotlar tasarlayıp yapan robotik dersi öğrencileri ve robotik alanındaki araştırmacıların tasarım ve analiz yapmaları için geliştirildi. Robotun uzuv uzunlukları, yönelimleri, kütleleri ve ataletleri gibi kinematik ve dinamik parametreleri ARAT'a kullanıcı dostu bir grafiksel arayüz (GUI) yardımıyla girilebilir. Robotların katı modelleri, sanal gerçeklik simülasyonları için üç boyutlu (3D) bir ortamda oluşturulabilir. ARAT'ta ileri ve ters kinematik modeller, Jakobiyen matrisi, yörünge planlama, ters dinamik analizler yüksek performanslı Uzaysal Vektör Cebri (SOA) ile kolay ve hızlı bir şekilde elde edilebilir. Uzuv orijinleri, uzuvların kütle merkezi (CoM) ve eklemlerdeki açısal ve lineer hızlar, ivmeler, kuvvetler ve torklar, gibi tüm fiziksel robot parametreleri 3D olarak hesaplanabilir. ARAT yörünge algoritmaları olarak polinom, trigonometrik (harmonik, sikloidal, eliptik), üstel, Gauss ve Fourier tabanlı (Gutman, Freudenstein) gibi en yaygın yörüngelerin kullanmaya olanak verir. Bu yörüngeler, robotların her bir eklemine kolayca uygulanabilir. ARAT ve MATLAB - Simscape Multibody benzetim programlarında robotik sistemlerin farklı yapıları koşturulmuştur ve aralarında hatanın olmadığı görülmüştür. ARAT, hesaplama verimliliği, görsellik ve kolay kullanım açısından literatürde bulunan çok gövdeli robot benzetim araç kutularından birçok üstünlüğe sahiptir.