Design, manufacturing, and rough terrain analysis of a collision resilient foldable, adjustable wheeled miniature robot: FAWSCY
Çarpışma dirençli, ayarlanabilir tekerli minyatür robot FAWSCY'nin tasarımı, üretimi ve engebeli arazi analizi
- Tez No: 658407
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ÖZCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
FAWSCY, katlanabilir, ayarlanabilir tekerli ipli ve sakar bir robot olmakla birlikte, çarpışmaya dirençli, ve farklı engebeli ve eğimli yüzeylerde hareket edebilmektedir. Böylece insan erişiminin zor olduğu ve tehlikeli arazilerin incelenmesinde; daha geniş bir alanı daha kısa sürede taramaya yardımcı olarak arama ve kurtarma çalışmalarında veya yaşlı ve çocukların katılım sağladığı somatik etkinliklere yardımcı olarak katılabilmektedir. Dolayısıyla, FAWSCY'nin herhangi bir böcek ya da kertenkele gibi, kendine ve başkalarına zarar vermeden hareket edebilmesi, çarpışabilmesi, düşebilmesi, farklı yüzeylerde ve koşullarda çalışmaya devam edebilmesi arzulanmıştır. Son versiyonuna gelene kadar çeşitli tasarım aşamalarından geçen FAWSCY için ilk önce c-bacaklar, farklı yüzeylerde hareket edebilme kabiliyeleri göz önüne alınarak düzenlenmiş ve kullanılmıştır. Ancak, c-bacak ile hareket eden robotun gövdesine sürekli olarak sağladığı osilasyon, üzerine eklenen herhangi bir sensörün çalışmasını zorlaştırdığı için vazgeçilmiştir. 2. kademede ise ninja yıldızları tasarlanıp robota uygulanmıştır. Yuvarlak yapısıyla avantaj sağlarken; sertliği, yıldızın herhangi bir çarpışma ya da istenmeyen yönde maruz kaldığı kuvvet sonucunda robottan ayrılmasına sebep olmakta, böylelikle kullanımını imkansızlaştırmaktadır. O sebeple, yeni bir çözüm bulunmuş ve körük tasarımı bir teker olarak uyarlanmıştır. Bu tasarım, çarpışma ve darbe esnasında üzerine gelen, boyuna, enine ve düşeyine kuvvetleri sönümleyebilmekte böylece FAWSCY için istenen özellikleri karşılayabilmek olmasına rağmen güçlü yapısı teker boyunun ayarlanmasına minyatür ölçülerde izin vermediği için vazgeçilmek zorunda kalınmıştır. FAWSCY'nin son tekeri ise körğk dizaynı ile benzer özellikler gösterebilecek, bununla birlikte daha kolay uzunluk ayarı yapılabilecek, hasır işlemelerinden esinlenerek yenilikçi bir şekilde tasarlanmış olan tekerdir. Diğer yandan, FAWSCY'nin elekronik parçaları ve tasarımı da aşamalı gerçekleşmiş olup, istenen performansı sağlayan konfigürasyon elde edilene kadar farklı motor, sensör ve kontrol stratejileri uygulanmıştır. Elde edilen devre ise 2 farklı alt sistemden oluşan tek bir devre kartıdır. Tasarımı ve üretimi tamamlanan robotun, ayrıca performans ve yetkinlikleri de test edilmiştir. Öncelikle iç mekanlardaki çalışması değerlendirilen robot, hareker performası, çarpışma direnci, merdiven inebilme, engel aşabilme, eğimli yüzey tırmanabilme ve teker uzunluğunun değişebilmesi açısından test edilmiş ve yetkinlikle testleri tamamlamıştır. Bununla birlikte engebeli farklı arazilerde de çalışması sağlanan FAWSCY, taşlık, çimlik ve kumluk arazilerde farklı boylardaki tekerleriyle başarı göstererek amacına ulaşmıştır.
Özet (Çeviri)
FAWSCY: Foldable Adjustable Wheeled Stringy Clumsy Robot is a foldable, collision resilient, adjustable wheeled robot which can run through different terrains and inclined surfaces, to inspect areas which are unavailable to humans due to dimensional limitations or hazardousness level; to attend search and rescue missions to cover more area in a shorter duration and to be a part of somatic activities with elders and kids. Hence, it is desired to be non-harmful to itself and its environment in case of any collisions or falls, and persistent on its run under various conditions and terrains as any insect or lizard can. FAWSCY is an incremental work that till attaining its final version, several legs and wheels; and electronic components and their combinations are investigated. First, c-legs are tested due to its advantages on rough terrains, yet they lack sensor implementation by its constant oscillatory movement. Then ninja stars are tested the robot yet they are so rigid that they sunder from the body in presence of a collision or undesired tracking. Afterwards, the bellow design is modified to be enforced as a wheel and it is the most promising wheel configuration since it can damp all longitudinal, lateral and vertical forces during the impact of a collision and fall. Also, it has appreciable rough terrain performance. However, as well as being soft it is also quite strong that it cannot be controlled for different length configurations for a miniature untethered scale. Therefore, it is not applicable for FAWSCY. On its final adjustable wheel, a novel wicker modular wheel design which exhibits similar behaviour with the bellow design, and its adjusting mechanism are proposed. On the other hand, Raspberry Pi is chosen to be the main processor, and by experiments and investigation through different motors, sensors and control strategies, a two part single board design is finalized. The body of FAWSCY is also kirigami-inspired and formed by foldable sheets to cover and maintain integrity of its parts and components. After the design is completed, its performance and capabilities are assessed. First, its indoor run performance, wheel adjustment mechanism, collision resilient properties, obstacle scaling and response to inclination are investigated. The robot is assessed to be suitable for indoor environments, stairs and inclinations without getting disintegrated and harming other living subjects. Then, rough terrain experiments are conducted which resulted in success on grass, gravel and soil terrains with diverse wheel length configurations.
Benzer Tezler
- Silah sistemlerinde kullanılan dişli çarklarda boşluk alma sistemi tasarımı ve iyileştirilmesi
Design and improvement of non-gear backlash system used in weapon system
BUĞRA ÖLÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Savunma ve Savunma TeknolojileriGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ ÜNAL
- Paletli mobil manipülatör tasarımı ve modellenmesi
Tracked mobile manipulator design and dynamical modelling
MUSTAFA TOLGA YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- Material requirements planning (MRP) manufacturing resource planning (MRP II) and the implementation of a dynamic production and inventory control system in a manufacturing company
Başlık çevirisi yok
AYŞE PEKER
Yüksek Lisans
İngilizce
1992
İşletmeMarmara ÜniversitesiMühendislik Yönetimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LALE DURUİZ
- Türk ayakkabı sanayii ve tasarım sorunu
Turkish footwear industry and design problem
DENİZ LEBLEBİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Endüstri Ürünleri Tasarımıİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Ürünleri Tasarımı Ana Bilim Dalı
PROF.DR. NİGAN BAYAZIT
- Üretim planlama ve kontrol sisteminin temel girdilerine bağlı olarak toplu üretim planlamasının bilgisayar destekli optimizasyonu
Computer assisted optimization of aggregate production planning by means of basic inputs of production planning and control
DOĞAN ÖZGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR B. CENGİZ