Yılan tipi hareket mekanizması ve hareket kontrülü
A snake-like mobile robot prototype and its motion control
- Tez No: 166558
- Danışmanlar: PROF.DR. AHMET KUZUCU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
YILANSI HAREKET MEKANİĞİ VE HAREKET KONTROLÜ ÖZET Son zamanlarda, doğada özellikle yılan ve tırtıllarda gözlemlenen fiziksel hareket ilkelerine dayanan birçok sayıda hareketli robot prototipi gerçekleştirilmiştir. Japon bilim adamı Hirose'nin konu üzerindeki özgün çalışmaları, onu izleyen dünya çapında birçok araştırmaya esin kaynağı olmuştur. Bu robotların birçoğu aktif veya pasif tekerleklerle donatılmış hareketli platformlardan oluşmaktadır. Yılansı mekanik yapılarına karşın, hareket etme ilkeleri klasik tekerlek hareketinden ibarettir. Doğadan esinlenen yılansı hareket ilkelerini uygulayan pasif tekerlekli birçok mekanizma tasarlanmıştır. Bu tekerlekli mekanizmalar, yeterince pürüzsüz yüzeyler üzerinde işletilebilmektedir. Diğer yandan, yapay tekerlekli hareketin doğal yaşamda gelişmemiş olduğu bilinmektedir. 6 çeşit yılansı ayaksız hareket biçimi arasında yanal dalgalanma hemen hemen tüm (-2700) yılan türlerinde ve en sık bir biçimde gözlemlenen hareket türüdür. Şekil 1(a) ve 1(b) sırasıyla yanal dalgalanma ile ilerleyen bir yılanın bıraktığı izi ve yanal dalgalanma esnasında ayrık dayanaklarda oluşan tepki kuvvetlerini göstermektedir. // W â I Şekil 1 : (a) Yanal dalgalanma ile ilerleyen yılanın bıraktığı iz. (b) Çeşitli sayıda eşzamanlı dayanakların görüldüğü 3 farklı yanal dalgalanma konfigürasyonu. Yanal dalgalanma ile yılansı hareket, hayvanın vücudunun tamamının çevresi ile sürekli etkileşimine dayanır. Yılan, vücudunu üzerinde bulunduğu yüzeydeki pürüzlere dayayabilmek için vücudunu büker. Yılanın vücudunun, dayanak diyebileceğimiz pürüzlerle olan temas yüzeylerinde oluşan tepki ve sürtünme kuvvetleri, hayvanın istediği bir yönde hareketini sağlayacak toplam itme kuvvetini oluşturur. Yerel olarak, hareketli vücut kesimleri dayanaklar etrafında kayarak döner ıxve toplam kuvvet/moment tepkisi yılanı iter. Oldukça fa/la eklem sayısına sahip (-120-400) yılan omurgaları çok çeşitli özelliklerdeki yüzeylere uyum sağlayabilmektedirler. Günümüzde yaklaşık 2700 tür yılan bulunmaktadır ve yılanlar dünya üzerinde kutuplar hariç her bölgede yaşamaktadır. Yılansı hareketle ilerleyen mekanizmalar, tekerlekli ve ayaklı platformların hareket zorlukları çektiği doğal ve düzensiz ortamlarda çalışmaya daha uygundur. Bu tez çalışmasında, doğadan esinlenen hareket biçimini uygulayabilen tekerleksiz yılansı robot prototipleri tasarlanarak üretilmiştir (Şekil 2). Prototiplerden ilki 5 uzva ve bir serbestlik dereceli 4 ekleme sahiptir. İkincisi 10 uzva ve bir serbestlik dereceli 9 ekleme sahiptir. Şekil 2: Üretilen Yılan Tipi Robot Prototipleri Prototiplerin hareket etmeleri, çalışma ortamında bulunan dayanaklara kuvvet uygulamaları ve bu dayanaklardan gelen tepki kuvvetlerinin yanal bileşenlerinin birbirlerini dengelemesi ve hareket yönündeki bileşenlerinin toplanarak sistemi hareket ettirmesi ile mümkün olmaktadır. Bu tez çalışmasında zincir şeklinde birbirine bağlı uzuvlara uygun yöntemlerle çalışma ortamında bulunan dayanaklardan gelen tepki kuvvetleri etkimesi sağlanmıştır. Üretilen prototiplerden ilki doğadaki yılanların en çok uyguladıkları“çevresel dayanaklara dayalı kayan dalga hareketi”ni uygulayabilmektedir. Bu prototip yanal kuvveti iki farklı yol ile oluşturabilmektedir. Bunlardan ilki her bir uzvun alt kısmında bulunan, birer eksantrik mekanizması ile tahrik edilen çekmece benzeri yapılarla mümkün olmaktadır. Eksantrik mekanizmaları bu çekmecelere hareket vererek çekmecelerin yılanın yan tarafından dışarı çıkmaları ve dayanaklara bu yolla kuvvet uygulamalarını sağlar. Yanal kuvvetin ikinci uygulanış biçiminde eksantrik ve çekmece mekanizmaları kullanılmamıştır. Sistemin uygun eklemlerine uygun zaman ve miktarlarda dönme verilerek sistemin uzuvlarının dayanaklara bu dönmeler sayesinde kuvvet uygulamaları sağlanmıştır. Üretilen prototiplerden ikincisi, birinci prototipin uyguladığı ikinci hareket yöntemini çok daha hassas bir şekilde uygulayabilmektedir. Bu prototip, uzuv boylarının daha kısa olması ve daha çok uzva sahip olması nedeniyle farklı bir hareket etme biçimi olan“düşey düzlemde kayan dalga hareketi”ni de uygulayabilmektedir. (Şekil 3, Şekil 4).Şekil 3: İkinci Prototipin Engele Dayalı Hareket Senaryosu Şekil 4: Düşey Düzlemde Kayan Dalga Hareketi Prototiplerin her iki yanında dokunma algılayıcıları bulunmaktadır. Bu algılayıcılar sayesinde sistem temas halinde olduğu dayanakların koordinatlarını bulabilmektedir. Doğadaki yılanların her koşulda uyguladıkları sabit vücut eğrileri yoktur. Vücutlarının esnekliği sayesinde kendilerini doğal koşullara uyarlayabilirler. Bu tez çalışmasında, dayanakların yerlerini tespit eden robotlara bu dayanakların oluşturduğu senaryolara uyabilmeleri ve her yeni dayanakta kendilerini bu yeni konfigürasyona uyarlayabilmeleri için, dayanak verilerine göre eğri uydurma yaklaşımı uygulanmıştır. Bu yöntemle hareketin oluşabilmesi için sistemin deney tablası üzerinde alması gereken konfigürasyon açıları ve sistemin ileri yönde hareket edebilmesi için her bir eklemin aynı anda alacağı açı değerleri çok farklı senaryolar için yazılan bir algoritma tarafından belirlenmiştir. Bu yolla hareketin her anında dokuz eklem aynı anda kumanda edilerek hareket sağlanmıştır. Sonuçta çok farklı dayanak konfigürasyonlarında sistem kendini hareket koşullarına uyarlayabilmiş ve ileri yönde hareketi sağlayabilmiştir.
Özet (Çeviri)
A SNAKE-LIKE MOBILE ROBOT PROTOTYPE AND ITS MOTION CONTROL SUMMARY Limbless locomotion has recently motivated the construction of numerous mobile machines taking the advantage of the physical phenomena observed particularly in snakes and inchworms. Original works of the Japanese scientist Hirose has inspired many of the following research on snake-like locomotion throughout the world. Most of these locomotors have consisted of mobile platforms equipped with active or passive wheels. Despite their snake-like mechanical structures, locomotion of machines using active wheels is based on the principles of classical wheeled functioning. Most structures with passive wheels have been designed to exert biologically inspired snake-like locomotion. However wheeled snake robots are intended to operate over perfectly smooth substrata, i.e. in artificially structured environments. On the other hand, one knows that artificial wheeled motion does not appear in natural world. Among various limbless locomotion types, lateral undulation is the most frequently exerted progression type by nearly all snake species. Figure 1(a) illustrates the tracks of a snake progressing through lateral undulation and in Figure 1(b) shows the discrete lateral reaction forces which propel the whole body. 9 o l
Benzer Tezler
- Design of a modular mobile multi robot system: ULGEN (Universal-Generative Robot)
Modüler mobil çoklu robot sistemi tasarımı: ULGEN (Universal-Generative Robot)
HASAN ERCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PINAR BOYRAZ
- Design and simulation of micromixers for efficient antigen-antibody binding
Verimli antijen-antikor bağlanması için mikrokarıştırıcıların tasarımı ve simülasyonu
SİMGE NAZ ERTEMÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN KIZIL
- Mobil telefon kullanımına bağlı oluşan 900-1800 mhz radyo frekans dalgalarının meydana getirdiği elektromanyetik alanın iliak kanat kemik mineral yoğunluğuna etkisi
The effect of electromagnetic fields on bone mineral density of iliac bone produced by 900-1800 mhz radio frequency waves dependent on cellular phone usage
BEŞİR ANDAÇ AKSOY
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2006
Ortopedi ve TravmatolojiSüleyman Demirel ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
PROF.DR. NEVRES HÜRRİYET AYDOĞAN
- Gemi ve açık deniz yapıları testlerine yönelik çoklu pedal kontrollü dalga üreteci tasarımı ve üretimi
Design and production of multiple pedal controlled wave generator for ship and offshore structures tests
KAAN GÖLÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Gemi MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMED EMİN BAŞAK
- Production of dye sensitized solar cell and optimization of production parameters
Boya uyarımlı güneş pillerinin üretimi ve üretim parametrelerinin optimizasyonu
RAMAZAN ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ KILIÇ