ReMBot: A reconfigurable, miniature, modular robot with soft connection mechanisms
ReMBot: Yumuşak bağlantı mekanizmalarına sahip, yeniden-yapılandırılabilir, minyatür, modüler robot
- Tez No: 828481
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ÖZCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- 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: 88
Özet
Doğa, insan hayatını geliştiren çeşitli malzemeler, mekanizmalar ve algoritmaların geliştirilmesine yol açarak, mühendisler için değerli bir ilham kaynağı olmuştur. Doğadan esinlenilen ilginç bir fikir, karıncaların ortak çalışmasıdır. Karıncalar, birbirine bağlanarak köprüler inşa etmek gibi, bireysel olarak başarmanın imkansız olduğu görevleri birlikte tamamlarlar. Böyle örneklerden ilham alan araştırmacılar olanüstü görevler gerçekleştiren bir çok yeniden-yapılandırılabilir robot geliştirmişlerdir. Bu ilginç görevler arasında merdiven çıkmak, boşlukları geçmek, nesneleri taşımak, ve hatta, mobilya oluşturmak bulunmkatadır. Bu görevleri birbirlerinden ayrı modüller halinde hareket edip istendiği zaman birleşme yetenekleri ile yerine getirmişlerdir. Tüm bu başarılı görevlere rağmen bu robotların birbirine bağlanmasını sağlayan mekanizmanın tasarımı hala bir sorun olarak varlığını sürdürmektedir. Var olan tasarımlar, kontrolü zorlaştıran bir eyleyici veya sürücü devre gerektirmekte ya da robotun hareketini sınırlamaktadırlar. Bu tez, bir yeniden-yapılandırılabilir, minyatür, modüler bir robot olan ReMBot'u sunmaktadır. Robot, her biri mıknatıslara sahip omurgaları olan çoklu modüllerden oluşur. Omurgalarda bulunan mıknatıslar robotun esnekliğini arttırırken güç kullanımı, sürücü devresi ve ya herhangi bir eyleyiciye ihtiyaç duyulmadan robotun yeniden-yapılandırılabilir olmasını sağlar. Modüller, gövde, elektronik kart, eyleyiciler, c-şeklindeki yumuşak bacaklar ve mıknatıslara sahip omurgalar dahil olmak üzere 29,43 gram ağırlığında ve 82 mm x 60 mm x 14,7 mm boyutlarındadır. Bu özellikler, sistem tasarımıyla birleştirildiğinde, ReMBot modüllerinin yörünge izleme görevlerini gerçekleştirmesine, bağlanma ve ayrılmalarına, modüllerin aralarındaki bağlantıyı algılamasına olanak tanır. Modüllerin birbirleri ile bağlanarak dah uzun bir yapı oluşturma yeteneği ReMBot'un kendinden daha yüksek engelleri tırmanmasını sağlar. Yumuşak, c-şeklindeki bacaklar, modüllerin başarılı bir şekilde bağlanmasını sağlayarak çakıl, kum veya çim gibi farklı zeminlerde hareket etmelerine yardımcı olur. Modüllerin minyatür yapısı, kolay üretimi ve uygun maliyetli olması, modülleri çeşitli kullanım durumları için uygun bir seçenek haline getirir. Kablosuz iletişim kabiliyeti, çökmüş binalar ve nükleer siteler gibi sınırlı alanlarda, tarım arazileri gibi büyük alanlarda ve hatta gezegen keşif görevlerinde izleme için ReMBot'u güçlü bir aday yapar.
Özet (Çeviri)
Nature has been a valuable source of inspiration for engineers, leading to the development of diverse materials, mechanisms, and algorithms that have enhanced human life. One fascinating idea borrowed from nature is the collaborative work of ant colonies. Ants work together to accomplish tasks that are impossible to achieve individually, such as constructing bridges by connecting to one another. Researchers have been motivated by such examples to create reconfigurable robots that can perform various exciting tasks, such as climbing stairs, crossing gaps, moving objects, and assisting in furniture building, by moving as separate modules and docking to each other using different connection mechanisms. However, the connection mechanism remains a challenge. Many of the existing designs require an actuator or a driving circuit which makes the control harder and limits the robot's motion. This thesis presents ReMBot: A self-reconfigurable, miniature, modular robot with a soft connection mechanism. The robot comprises multiple modules, each equipped with backbones featuring permanent magnets. Using permanent magnets offers reconfigurability without requiring additional power, actuation, or a driving circuit while enhancing the robot's compliance. The modules, including the body, electronics, actuators, c-shaped soft legs, and backbones with magnets, weigh 29.43 grams and have 82 mm x 60 mm x 14.7 mm dimensions. These module specifications, combined with the whole system design, allow ReMBot modules to execute path-tracking tasks, dock and undock, and sense the connection between modules. Their ability to connect and maintain a longer structure enables the ReMBot to climb obstacles higher than itself. Soft c-shaped legs enable modules to dock successfully by ensuring successful path-tracking tasks while they help them to move in different terrains like gravel, sand, or grass. The modules' miniature structure, ease of manufacture, and affordability make them a suitable option for multiple use cases. The robot's wireless communication capability makes it a strong contender for surveillance in confined spaces like collapsed buildings and nuclear sites, large areas like farmlands, and even planetary exploration missions.
Benzer Tezler
- Design, characterization, and applications of soft 3d printed strain gauges
Yumuşak üç boyutlu yazdırılmış gerinme ölçerlerinin tasarımı, karakterizasyonu ve uygulamaları
DOĞA ÖZBEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ÖZCAN
- Bulut bilişim platform ve yazılım hizmetlerini dağıtmak için web-tabanlı sanal laboratuvar tasarımı
Design of web-based virtual lab to deploy cloud computing platform and software as a service
OSAMAH FADHIL TAHER TAHER
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGazi ÜniversitesiElektronik-Bilgisayar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER FARUK BAY