Design and structural analysis of a 6-axis industrial robotic arm
6 eksenli bir robot kol tasarımı ve yapısal analizi
- Tez No: 970969
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL BÖĞREKCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Endüstriyel robotlar, Ters kinematik, İnsansız hava aracı, Industrial robots, Inverse kinematics, Unmanned aerial vehicle
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Aydın Adnan Menderes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu yüksek lisans tezinde, tarım sektöründe insansız hava araçlarının (İHA) batarya değişim sürecini otomatikleştirmek amacıyla altı serbestlik derecesine sahip bir robot kol tasarlanmıştır. İHA'ların sınırlı uçuş süreleri nedeniyle sık sık batarya değişimine ihtiyaç duyması, operasyonel sürekliliği ve verimliliği olumsuz etkileyen bir sorundur. Bu bağlamda geliştirilen robot kol, SolidWorks yazılımı kullanılarak üç boyutlu olarak modellenmiş, ardından Ansys yazılımı ile zamana bağlı yapısal analizlere tabi tutulmuştur. Robot kolun her ekseni için özel olarak tasarlanmış sikloidal dişli sistemi kullanılmış, bu sayede yüksek tork, düşük boşluk ve kompakt yapı sağlanmıştır. Sistemin modüler yapıda olması sayesinde farklı İHA modellerine uyarlanabilirliği hedeflenmiştir. Tasarımda kullanılan malzemeler, ağırlık, dayanıklılık ve üretilebilirlik kriterlerine göre seçilmiştir. Alüminyum A356 ve 1.8550 çelik alaşımlarının birlikte kullanımı, dayanım ve hafiflik açısından denge sağlamıştır. Gripper mekanizması ise pnömatik olarak tasarlanmış ve 12 kilograma kadar olan bataryaları güvenle kavrayacak şekilde optimize edilmiştir. Tez kapsamında yapılan ters kinematik, dinamik analizler ve geçici yük analizleri, tasarımın sahada uygulanabilirliğini doğrulamış; yapısal rijitlik, düşük yer değiştirme ve yüksek hassasiyet ortaya koyulmuştur. Bu çalışma, tarım uygulamalarında İHA'ların otomatik batarya değişimi için kullanılabilecek yenilikçi ve yüksek performanslı bir robot kol sisteminin geliştirilmesine önemli katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
The master's dissertation presents the conceptual design for a six-degree-of-freedom robotic arm for the automation of battery replacement in UAVs used in the agricultural sector. Due to their relatively short UAV flight times, battery changes are quite frequent, but such changes are detrimental to continuity in operations as well as overall productivity. The conceptual robotic-arm design was done in 3D using SolidWorks, while the robotic-arm's performance under real-life scenarios was determined using transient structural analyses done on Ansys. There is a custom-engineered cycloidal gear system in place at every robotic arm joint for achieving higher torque outputs, reduced backlash, and a compact spatial structure. The modular robot structure increases the robot's versatility for several UAV applications and allows for a range of operational needs. The material choice was made in order to provide an optimal balance between strength, weight, and manufacturability, and the resultant structure is made from an outer shell in the material grade aluminum A356 and internal structures made in 1.8550 steel. The end-effector is provided with a pneumatic-actuated gripper capable of gripping battery packs weighing as much as 12 kilograms. The inverse kinematics solutions, dynamic simulations, and transient load analyses provided findings that supported the structural soundness, small displacement, and high accuracy of the robotic arm. The findings all confirm the effectiveness of the system in realistic applications, making it a viable and novel methodology for battery replacement automation in unmanned aerial vehicles in agriculture.
Benzer Tezler
- 6 eksen kuvvet tork algılayıcısı tasarımı, kalibrasyonuve deneysel doğrulanması
6 axis force torque sensor design, calibration andexperimental validation
EYYÜP IŞIKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜLYA YALÇIN
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURDAN BİLGİN
- Design of additively manufactured hybrid structural brackets via topology optimization
Topoloji optimizasyonu ile eklemeli imalata uygun hibrit yapısal braketlerin tasarımı
CENGİZ KÖSEOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Çelik yapılarda dolgu duvar etkisinin doğrusal ve doğrusal olmayan analiz yöntemleriyle araştırılması
Investigation of infill wall effect in steel structures with linear and nonlinear analysis methods
ÖMER FARUK KADIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMET ZEKİ ÖZYURT
- Sayısal yöntemler kullanarak sualtı araçlarının hidro ve vibroakustiğinin çözümü ve dijital sonar tasarımı
Hydro and vibroacoustical solution of underwater vehicles using numerical methods and digital sonar design
EMRE GÜNGÖR
Doktora
Türkçe
2018
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLYAS BEDİİ ÖZDEMİR
- Rüzgar enerjisi dönüşüm sistemlerinin aerodinamik kapsamı ve güç belirlenmesi analizlerinde potansiyel akım yöntemleri
Aerodynamic aspects of wind energy conversion systems and potential flow methods in performance prediction analysis
ALİ ALPER AKYÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. ADİL YÜKSELEN