Yer çekimi dengelemesi için yay destekli dört çubuk mekanizması tasarımı ve optimizasyonu
Design and optimization of a spring-assisted four-bar mechanism for gravity compensation
- Tez No: 964421
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET PARLAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Bu tez, düzlemsel dört çubuklu mekanizmalar ile doğrusal bir yay entegre edilerek geliştirilen yenilikçi bir yerçekimi dengeleyicisinin tasarımı ve optimizasyonunu ele almaktadır. Yerçekimi dengeleyicileri, robotik ve mekanik sistemlerde yerçekimi kuvvetlerini dengeleyerek enerji tüketimini ve tork ihtiyacını azaltmada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmanın temel amacı, sistem çalışması sırasında aktüatör torkunu en aza indirecek bağlantı uzunlukları, yay sertliği ve başlangıç yay uzaması gibi tasarım parametrelerinin en uygun kombinasyonunu belirlemektir. Bu amaçla, tanımlı bir dengeleme bölgesinde aktüatör torkunu minimize etmeye yönelik bir nümerik optimizasyon çerçevesi MATLAB ortamında Parçacık Sürüsü Optimizasyonu (PSO) yöntemi ile uygulanmıştır. Altı farklı yerçekimi dengeleyici konfigürasyonu incelenmiş ve her biri dört çubuklu mekanizma ile yay bağlantısının özgün bir düzenlemesini temsil etmiştir. Her bir yapı için yapılan optimizasyon, mekanik bütünlüğü korurken minimum tork gereksinimi sağlayan parametre kümeleri üretmiştir. Sonuçlar, Tork Azaltma Oranları (TAO) ile değerlendirilmiştir. Tüm tasarımlar, düşük TAO değerleri ile dengeleme bölgesinde anlamlı tork azalımı sağlamıştır. Bu çalışma, dengeleme sistemlerinde mekanik tasarım ile optimizasyon arasındaki ilişkiye dair önemli bilgiler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis explores the development and optimization of a gravity compensator based on a novel design approach that integrates planar four-bar mechanisms and a linear spring. Gravity compensators are widely used in robotic and mechanical systems to offset gravitational forces, thereby reducing the energy demand and torque output. The central focus of this research is to identify the optimal set of design parameters such as link lengths, spring stiffness, and initial spring extension that result in the lowest possible actuator torque during system operation. To achieve this, a numerical optimization framework was implemented using Particle Swarm Optimization (PSO) in MATLAB, targeting a minimization of actuator torque across a defined balancing zone. Six distinct configurations of the gravity compensator were studied, each representing a unique arrangement of the four-bar mechanism and spring attachment. For each configuration, the optimization process yielded a set of parameters that ensures minimal torque requirements while preserving mechanical integrity and functional efficiency. The results are presented in terms of Torque Reduction Ratios (TRR's). Across all six designs, exceptionally low TRR values were achieved, indicating a significant reduction in torque at key positions within the balancing zone. The findings of this work provide valuable insights into the relationship between mechanical design and optimization in the context of compensation systems.
Benzer Tezler
- Design, implementation and control of a self-aligning full arm exoskeleton for physical rehabilitation
Üst extremite fiziksel rehabilitasyonu için kendinden hizalamalı bir tam kol dıs ıskeletinin tasarımı, uygulanması ve kontrolü
MUSTAFA YALÇIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Fizyoterapi ve RehabilitasyonSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN PATOĞLU
- Üç serbestlik dereceli robotik kolun kartezyen uzayda empedans kontrolü
Impedance control of 3 DOF robotic arm in cartesian space
AYBERK BEYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mekatronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURETTİN GÖKHAN ADAR
- Modelling, identification and passivity-based control of 6 dof industrial robot
6 serbestlik dereceli endüstriyel robotun modellenmesi, tanılanması ve pasiflik tabanlı kontrolü
MEHMET ALİ AKBULUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Compliance control of collaborating robots
İşbirlikçi robotların uyum kontrolü
MERTCAN KAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Transmisson of 2-B images for turbo codes
Turbo kodlu 2-B görüntülerin iletilmesi
KENAN BÜYÜKATAK
Doktora
İngilizce
2005
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. SEDEF KENT