Çok gövdeli ve yüksek serbestlik dereceli robotik sistemlerin kinematik ve dinamik modellenmesi için araç kutusu geliştirilmesi
Toolbox development for kinematic and dynamic modeling of multibody and high degree of freedom robotic systems
- Tez No: 619810
- Danışmanlar: PROF. DR. ZAFER BİNGÜL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 141
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.
Özet (Çeviri)
This thesis aimed to develop a toolbox for kinematic and dynamic modeling and analysis of the high degree-of-freedom (DOF), multibody robots used widely in cooperative and space applications. With the Advanced Robotics Analysis Toolbox (ARAT), kinematic and dynamic modeling and analysis of the complex, multibody and hıgh degree of freedom robots which may have universal, spherical, prismatic or rotational joints with more than one DOF and a mobile or stationary base can be easily accomplished. The ARAT was used to design and analyze for robotic education students and robotics researchers who design and build exceptional new robots. The robot's kinematic and dynamic parameters including link lengths, directions, masses and inertias can be entered into the ARAT using a user-friendly interface. Solid models of the robots can be created in a three dimensional (3D) environment for virtual reality simulations. In the ARAT, forward and inverse kinematic models, Jacobian matrix, trajectory planning, inverse dynamic models can be produced in a computationally efficient way. All of the physical robot parameters such as angular and linear velocities, accelerations, forces and torques at the joints, link origins and the center of mass (CoM) of the links can be computed in 3D. The ARAT includes support for the most commonly used trajectory algorithms, including polynomial, trigonometric (harmonic, cycloidal, elliptic), exponential, Gaussian and Fourier-based (Gutman, Freudenstein). These trajectories can be applied easily to each joint of the robots. In order to compare the kinematic and dynamic results obtained from ARAT and MATLAB-Simscape Multibody simulation program, different structures of the robotic systems were simulated in both programs. The results that produced from ARAT and MATLAB-Simscape were similar. The ARAT is much better from the multibody robot simulation toolboxes existing in literature in terms of computation capability, visual ability and easy usage.
Benzer Tezler
- Indirect force control in 6 dof humanoid robot arm using impedance controller
Empedans kontrolünü kullanarak 6 serbestlik insansı robot kolunun dolaylı güç kontrolü
BEHNAZ HOSSEINI
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
YRD. DOÇ. DR. PINAR BOYRAZ
- Design, modelling and control of a nano quadrotor withmicrocontroller based vision system for object tracking
Nesne takibi için bir nano dört rotorlu helikopterin tasarımı, modellenmesi ve mikrodenetleyici tabanlı görüntü sistemi ile kontrolü
MUSTAFA ENES KIRMACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜLYA YALÇIN
PROF. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Vi̇sual servo control appli̇cati̇on i̇n a humanoi̇d robot usi̇ng depth-camera i̇nformati̇on
Derinlik kamera bilgisini kullanarak insansı robot'ta görsel servo-kontrol uygulaması
AREZOU RAHİMİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
YRD. DOÇ. DR. PINAR BOYRAZ
- Yürüyen robotların kinematik ve dinamik modellerinin modüler yaklaşım ile elde edilmesi
Kinematical and dynamical modeling of walking robots using modular approach
SÜLEYMAN BARAN HEPGÜVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- Sensor fault tolerant control of a quadrotor uav
Dört rotorlu insansız bir hava aracının sensör arızalarına toleranslı kontrolü
MEHMET GÖKBERK PATAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN