Design of energy efficient hopper by using parallel elasticity and wrapping cam mechanisms
Paralel esneklik ve ip sarmalı kam mekanizmaları ile enerji verimliliği yüksek bir bacaklı robot tasarımı
- Tez No: 595933
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YİĞİT YAZICIOĞLU, PROF. DR. ULUÇ SARANLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 196
Özet
Bacaklı robot tasarımında enerji verimliliğini ve kontrolcü isabetliliğini geliştirmek, karmaşık görevler ve uzun operasyon süreleri için önem arz eder. Tasarım problemi; matematiksel modellerin belirlenmesi, robotun kontrolü, eyleyicinin robota entegrasyonu ve bacak mekanizmasının tasarımı olarak gruplandırılabilir. Bu çalışmada model ve kontrolcü Seçer tarafından sunulan F-SLIP (sabit kuvvet içeren SLIP) ve VTD (Sanal Ayarlanabilir Sönümleyici) olarak belirlenecektir. Eyleyicinin entegrasyonu için ise paralel elastik eyleyici (PEA) ve seri elastik eyleyici (SEA) yaklaşımları ele alınacaktır. SEA ve PEA için detaylı motor ve aktarma elemanları dinamikleri modellere dahil edilmiş ve kontrolcüler bu bağlamda tekrar tasarlanmıştır. Bu modeller için toplam enerji kaybı, yükselme verimliliği ve apex hassasiyeti her bir motor, dişli kutusu ve doğal frekans için karşılaştırılacaktır. Sonuç olarak PEA'nın enerji kayıplarında %72 azalma, yükselme verimliliğinde %36 artış ve apex hassasiyetinde 10 kattan daha fazla gelişim gözlenmiştir. Bu gözlemler, ilgili amaç fonksiyonlarına göre optimize edilmiş PEA ve SEA için yapılmıştır. Mekanik tasarım ATRIAS temelli, dört çubuk mekanizmalı bir bacak üzerine kurulmuştur. Bu tasarım, tarafımızca ip sarmalı kam mekanizmaları ve çekme yayları ile modifiye edilmiştir. Sıkışma yayları ve yaprak yaylar burkulma, bacakta kütle artışı ve kütle merkezi yüksekliğiyle doğrusal olarak değişmeyen radyal yay kuvvetleri gibi problemlere sebep olmaktadır. Bu da SLIP ile uyuşmada sıkıntılar doğurmaktadır. Kılıç tarafından önerilen çözümlerin de kullanımıyla, bu özel kam yüzeyleri SLIP ve önerilen tasarımını potansiyel enerjilerini eşitlemek için sentezlenmiştir. Fiziksel bir prototip de tasarlanıp üretilmiş, testlere göre de istenilen potansiyel enerji elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Improving energy efficiency and control accuracy in legged robot design are important due to demand for complex tasks and prolonged operation time. Solving such a problem can be tackled by the determination of mathematical models, selecting appropriate controllers, integrating actuators and mechanical leg design. Model and control method is selected as Spring Loaded Inverted Pendulum (SLIP) with constant forcing and virtual tunable damping. Parallel elastic and series elastic architectures are considered for actuator integration. Detailed models including realistic effects of drive train for series and parallel elastic actuation are provided along with relevant control methods. Energy loss, transport efficiency, and apex accuracy are compared for those models by forming grids of motor and gearbox selection where optimum voltage is selected for each point. Also, results for different natural frequencies are compared. Gearbox and motor parameters are obtained as continuous functions of single parameters by using catalog data to obtain a continuous grid. Parallel elasticity provides 72% improvement in energy efficiency, 36% improvement in transport efficiency and more than 10 times accuracy compared with series elasticity if the designs are optimum. Mechanical design is based on ATRIAS, which includes a four link leg design that is modified including a wrapping cam mechanism with a tensile spring. Wrapping cam mechanism provides a radial force changing linearly with height. Tensile spring eliminates the problems of buckling and increased leg inertia occuring in compression and leaf springs. A special cam surface is synthesized to match potential energies of SLIP and proposed design. A physical prototype is constructed and tested to show that wrapping cam provides the desired potential energy.
Benzer Tezler
- İstanbul'un Avrupa yakasında oluşan katı atıkların demiryoluyla taşınması üzerine bir araştırma
A research on rail transportation of solid wastes in the European side of Istanbul
FİRDEVS EMİNE SEZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM DEMİR
- Pulverize kömür yakma kazanında sıcaklık dağılımı üzerine had çözümlemeleri
Cfd analyzes on temperature distribution in pulverized coal boiler
NURİ CEYLAN
Doktora
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZER AYDIN
- Bilişsel radyo tabanlı IoT ağlarında enerji verimli RPL algoritması tasarımı
Design of energy efficient RPL algorithm in cognitive radio based IoT networks
FERHAT ARAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOndokuz Mayıs ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERCAN DEMİRCİ
- Enerji etkin binaların tasarımı
Design of energy efficient buildings
EDİP İMİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Enerjiİnönü ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET YILMAZ
- Exploration of energy efficient design methodologies: High performance vlsi adders
Enerji tasarruflu tasarım metodolojilerinin keşfi: Yüksek performanslı vlsı (çok geniş ölçekli tümleşim) toplayıcıları
DURSUN BARAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiThe University of Texas at DallasElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VOJİN G. OKLOBDZİJA