7/30/2019 2012_1_TOK2012_576-579.pdf

1/4

ROBOTRK SA-1 robotun Yeni Gelitirilmi Tasarm veKinematik Analizi

Servet SOYGDER1,smail Hakk ANLITRK2,Hasan ALL3

1Makine Mhendislii BlmFrat niversitesi, Elazssoyguder@firat.edu.tr

2Makine Mhendislii BlmFrat niversitesi, Elazihsanliturk@firat.edu.tr

3Makine Mhendislii Blm

Frat niversitesi, Elazhalli@firat.edu.tr

zete

Bu almada alt bacakl bir robotun tripod yryngerekletirebilmesi iin hareket mekanizmalar tasarlanmtr.Bilindii gibi ok bacakl yaratklarn yry karakterleriolduka karmak saylabilir. Bu karmak yrme ilevinigerekletirebilmek iin birok hareket mekanizmalargelitirilmitir. Bu almada da tripod yrygerekletirmek amacyla, bacaklar tahrik etmek iinkullanlabilecek uzaysal RCCC (1 dner, 3 kresel mafsal)mekanizmasnn boyutlu ortamda tasarm ve kinematikdenklemleri tretilmitir.

1. GiriSon yllarda doadaki yaratklardan esinlenerek birokrobot almalar yaplmtr[1-4].Huang ve Nonami (2003), mayn temizleme ilemlerindekullanlabilecek, her bir baca 3 serbestlik derecesinesahip, COMET-1 adnda 6 bacakl bir robotgelitirmilerdir [5].

Li ve dierleri (2012), canllardan esinlenerekzplayabilen bir robot gelitirmilerdir. Bu robotunbasitletirilmi bir model zerinde zplama dinamikleriniincelemiler ve bir ayak tasarm sunmulardr [6].Estremera ve dierleri (2010), mayn temizlemealmalarnda kullanlabilecek, SILO-6 adnda 6 bacakl

bir robot gelitirmiler, bu robota yerletirdikleri GPS vemayn alglayclarla robotun d ortamlarda almasnsalamlardr [7].Bu almada farkl amalarla kullanlabilecek birrobotun [1] yapsndaki 2 adet kam ve 1 adet 4-ubukmekanizmasnn ve 2 adet yay elemannn yerine bir adetRCCC mekanizma yerletirilerek, robotun hareketini

etkilemeden, 2 serbestlik dereceli yapdan tek serbestlikdereceli yapya indirilmi ve bylece hem arlazaltlm hem de kontrol kolaylatrlmtr. Bumekanizmann robot ayanda kullanlmas halinde 2adet kam, 1 adet 4-ubuk mekanizmas ve 2 adet yayelemannn yerine geebilecei grlmtr.

2. Robotun Kat ModeliRobot Solidworks ortamnda modellenmitir. Gvde dndakiuzuvlar hareketlidir. Robot, 2 adet krank-biyel, 2 adet lineer

Genova, 6 adet RCCC, 6 adet paralel kol ve 6 adet 4-ubukmekanizmasndan meydana gelmitir. Bu mekanizmalarrobotun solunda ve sanda olmak zere iki adet tripodoluturmaktadr.

(a) (b) (c)

mailto:ssoyguder@firat.edu.trmailto:ssoyguder@firat.edu.trmailto:ihsanliturk@firat.edu.trmailto:halli@firat.edu.trmailto:halli@firat.edu.trmailto:ihsanliturk@firat.edu.trmailto:ssoyguder@firat.edu.tr

7/30/2019 2012_1_TOK2012_576-579.pdf

2/4

eki l: Robotun genel grn (a)Krank-Biyel ve lineerGenova (b) RCCC (c) Ayak

Ayaklarn ileri-geri hareketini krank-biyel mekanizmassalamaktadr. Robotun yatay dzlemdeki hareketinde,ayaklarn ilerleme dorultusuna dik dorultudaki hareketiniRCCC 4 ubuk mekanizmas salamaktadr. Ayak ise bir adetparalel kol, ona bal bir drt ubuk mekanizmas ve drtubuk mekanizmasnn k uzvuna bal bir gen uzuvdanmeydana gelmektedir. Bu gen uzuv robotun yerle temasnsalamaktadr.

Robotun hareket edebilmesi iin krank-biyel ve RCCCmekanizmasnn giri uzuvlarnn tahrik edilmesigerekmektedir. Bu sayede robotun sol tripodu yerle temas

halinde robotu ileriye doru hareket ettirirken, sa tripod nedoru adm atabilmektedir. Burada X ekseni boyunca ilerleme,Y ekseni boyunca ykselme dorultusu olarak kabuledilmitir.

3. Robotun Kinematik DenklemleriKrank-biyel, lineer Genova ve 4-ubuk mekanizmalarnnkinematik zmleri bilinmektedir [8]. Burada yalnzca RCCCmekanizmasnn k uzvu koordinatnn (

4 ), giri uzuvlar

2 5, cinsinden hesaplanabilmesi iin gerekli ifadeler

Denklem 2, 3 ve 4de verilmitir. Bu ifadelerin Denklem 5, 6,7 ve 8de yerine koyulmasyla Denklem 9dan istenen deerelde edilebilmektedir. SCD ekil 2de grlmektedir.l2 ve l4 uzuvlarnn arasndaki uzaklk her zaman l3 uzvununuzunluuna eit olacaktr. l2 ve l4 uzuvlar ile l3 uzvununmafsal noktalarnn koordinatlar bu arta gre yazldndaDenklem 1 elde edilmektedir.

ekil2: RCCC Mekanizmasna ait SCD

1 2 4 3 4cos sin 0K K K

(1)

2 2 2 2 2

1 4 2 3 4 2 2 2 22 sin 2 cosK a b l l l l l al

(2)

2 4 2 4 22 2 cosK al l l

(3)

3 4 5 2 4 2 52 sin 2 sin sinK bl l l

(4)

24B AC

(5)

1 2A K K

(6)

32B K

(7)

1 2C K K

(8)

42arctan

2

B

A

(9)

4. Simlasyon SonularSimlasyon Solidworkste bulunan CosmosMotion aracylayaplmtr. Yerekimi etkileri simlasyona dahil edilmemitir.Krank-Biyel ve RCCC mekanizmalarnn giri uzuvlarna30RPM sabit hzla dnen motorlar yerletirilmitir. Motorlarnkonumu ekil 3te grlmektedir.

ekil 3: Motor konumlar

Simlasyonda ayak ucunun ilerleme ve ykselmedorultularndaki konum, hz ve ivme grafikleri, ayrca ayan3 boyutlu uzayda izledii yol elde edilmitir.

ekil 4: Ayak ucunun ykselme-zaman grafii

7/30/2019 2012_1_TOK2012_576-579.pdf

3/4

ekil 5: Ayak ucunun ilerleme-zaman grafii

ekil 6: Ayak ucunun ykselme hz-zaman grafii

ekil 7: Ayak ucunun ilerleme hz-zaman grafii

ekil 8: Ayak ucunun ykselme ivmesi-zaman grafii

ekil 9: Ayak ucunun ilerleme ivmesi-zaman grafii

ekil 10: Ayak ucunun ilerleme-ykselme fazerisi

7/30/2019 2012_1_TOK2012_576-579.pdf

4/4

ekil 11: Ayak ucunun teleme-ilerleme fazerisi

ekil 4e gre sol tripod ykselirken sa tripod alalmaktadr.Benzer olarak ekil 5e gre sol tripod ilerlerken sa tripodgeriye doru hareket etmektedir. ekil 6 ve 7de ucun hz,ekil 8 ve 9da da ivmesi verilmitir. ekil 10da ayak ucu nunilerleme ve ykselme dzlemine izdrlm hareketigrlmektedir. Bu eriye gre ayak geriye doru giderken enalt konuma, ilerlerken de daha yukardan ne dorugelmektedir. ekil 4deki grafikte iki adet tepe noktasmevcuttur. Bunun sebebi hem RCCC mekanizmas, hem dekrank-biyel ve lineer Genova mekanizmasnn ucun Ykonumuna yapt etkidir. Ucun X konumunu yalnzca krank-biyel ve lineer Genova mekanizmas etkilemektedir. ekil5deki sonular bu durumla uyumludur.

5. Tartmave Gelecek almalarBu almada, daha nceyaplan almadaki alt ayakl bcekrobotun [1] ayaklarn hareket ettirmek iin kulland kammekanizmas, 4-ubuk mekanizmas ve yaylar iptal edilerek,yerlerine RCCC mekanizmas yerletirilmitir. Yerletirilenmekanizma iki tahrik noktasnn da ayn hzda tahrikedilmesine imkn verdiinden krank-biyel mekanizmasntahrik eden motorun hareketi makine elemanlar vastasylaRCCC mekanizmasna aktarlabilir. Bu da robotu tekserbestlik dereceli hale getireceinden ikinci motorunharcaya enerjiden tasarruf edilecektir.Bu tasarmla, nceki almada [1] Motor.2nin yerletirildiiksmn beklemeli tahrik edilmesi gereklilii de ortadankalkmtr. Bylece robotu hareket ettirebilmek iin gerekliyazlm basitletirilebilir.Bu aamadan sonra robotun dinamik modeli elde edilip, dahaverimli yrtebilmek iin yerle temas erisini optimize edecekve gerekli torku minimize edecek boyutlarn belirlenmesiallabilir.

6. Kaynaka[1] Soygder, S., Alli, H., Computer Smulaton And

Dynamc Modelng Of A Quadrupedal Pronkng GatRobot Wth Slp Model, Computers & ElectricalEngineering, Elsevier, 2011.

[2] S. Soyguder ve H. Alli, Kinematic And DynamicAnalysis Of A Hexapod Walking-Running-Bounding

Gaits Robot And Control Actions, Computers &

Electrical Engineering, 2011.

[3] S. Soyguder ve H. Alli, Motion Mechanism Concept AndMorphology Of A Single Actuator Tetrapod Walking

Spider Robot: The Roboturk Sa-2 Robot , Journal of

Industrial Robot, Vol.38(4), pp. 361-371, 2011.[4] S. Soyguder ve H. Alli, Desgn And Prototype Of A Sx-

Legged Walkng Insect Robot, Journal of IndustrialRobot, Emerald, Vol.34(5), pp. 412-422, 2007.

[5] Q. Huang ve K. Nonami, Humanitarian Mine DetectingSix-Legged Walking Robot And Hybrid Neuro Walking

Control With Position/Force Control, Mechatronics, Vol

13., pp. 773-790, 2003.

[6] F. Li, W. Liu, X. Fu, G. Bonsignori, U. Scarfogliero, C.Stefanini, P. Dario, Jumping like an insect: Design and

dynamic optimization of a jumping mini robot based on

bio mimetic inspiration, Mechatronics, Vol. 22, pp. 167-

176, 2012.

[7] J. Estremera, J.A. Cobano, P. Gonzalez de Santos,Continuous free-crab gaits for hexapod robots on anatural terrain with forbidden zones: An application to

humanitarian demining, Robotics Automous Systems,

Vol. 58, pp. 700-711, 2010.

[8] E. Sylemez,Mekanizma Teknii, Birsen Yaynevi, 2010.