İki serbestlik dereceli dönüşebilir bir tekerliğin tasarımı ve kontrolü
Design and control of a transformable wheel with two degrees of freedom
- Tez No: 1020902
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ KORAY KAVLAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, iki serbestlik dereceli dönüştürülebilir bir tekerlek mekanizmasının kinematik, dinamik, statik ve mukavemet analizleri gerçekleştirilmiş, tasarımı optimize edilmiş ve dört tekerlekten oluşan bir araç platformu için kapalı çevrim kontrolcü tasarlanmıştır. Üç ayaklı olarak yapılandırılan mekanizma, düz yüzeylerde standart tekerlek hareketi sağlarken merdiven ve rampa gibi basamaklı engellerle karşılaşıldığında açılıp kapanarak engeli aşabilmektedir. Kinematik analizde kapalı çevrim vektör denklemleri yarım açı tanjant dönüşümü ile çözülmüş ve mekanizmanın geometrisi tek bir bağımsız değişken olan engel yüksekliği üzerinden parametrik biçimde tanımlanmıştır. Mekanizmanın uzuv uzunlukları, Arı Algoritması (The Bees Algorithm) tabanlı bir küresel optimizasyon ile gövde yükseklik salınımını, tepe temas kuvvetini ve tahrik momentini birlikte azaltacak biçimde ayarlanmıştır. Dinamik simülasyon MSC Adams – MATLAB/Simulink eş zamanlı simülasyon ortamında gerçekleştirilmiş, bir tam basamak geçişi boyunca en olumsuz konfigürasyonun ortaya çıktığı zaman belirlenmiştir. Bu konfigürasyondaki kuvvet vektörleri ANSYS Mechanical yazılımında statik yapısal analize aktarılmış ve uzuv kalınlık ve en uzunlukları parametrik optimizasyon ile belirlenmiştir. 4 mm × 8 mm kesitli bağlantı uzvu için maksimum eşdeğer (von Mises) gerilme 86,802 MPa, AA6061-T6 alüminyum alaşımı varsayımı altında emniyet katsayısı 2,986 olarak hesaplanmıştır. Kontrol mimarisi olarak dört modülün üçer aktüatörü için toplam 12 paralel PID döngüsü tasarlanmış, açılma aktüatörlerinin kazanç ayarı Arı Algoritması ile yapılmıştır. Doğrulama testlerinde robot, 175 mm yükseklik ve 250 mm derinliğindeki konut merdiveni ve 30°'ye kadar olan rampa eğimlerini başarıyla aşmıştır. Elde edilen sonuçlar, dönüştürülebilir tekerlek yaklaşımının zorlu arazi ve engelli yüzeylerde yetkin hareket sağlayan tekerlekli robotlar için pratik bir mekanik çözüm sunduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, the kinematic, dynamic, static, and strength analyses of a two-degree-of-freedom transformable wheel mechanism have been carried out, its design has been optimized, and a closed-loop controller has been designed for a vehicle platform composed of four wheels. The mechanism, configured with three legs, provides standard wheel motion on flat surfaces while overcoming step-like obstacles such as stairs and ramps by expanding and retracting when encountered. In the kinematic analysis, the closed-loop vector loop equations have been solved using the half-angle tangent substitution, and the geometry of the mechanism has been defined parametrically through a single independent variable, namely the obstacle height. The link lengths of the mechanism have been tuned by means of a global optimization based on The Bees Algorithm so as to jointly minimize the body height oscillation, the peak contact force, and the driving torque. The dynamic simulation was performed in the MSC Adams–MATLAB/Simulink co-simulation environment, and the instant at which the most critical configuration arises during a complete stair-step traversal was determined. The force vectors at this configuration have been transferred to the static structural analysis in ANSYS Mechanical, and the link thickness and width dimensions have been determined through parametric optimization. For a connecting link with a 4 mm × 8 mm cross section, the maximum equivalent (von Mises) stress has been calculated as 86.802 MPa, yielding a safety factor of 2.986 under the assumption of AA6061-T6 aluminum alloy. As the control architecture, a total of 12 parallel PID loops have been designed for the three actuators of each of the four modules, and the gain tuning of the transformation actuators has been carried out using The Bees Algorithm. In the verification tests, the robot has successfully traversed a residential staircase with a 175 mm rise and 250 mm tread depth as well as ramp inclinations of up to 30°. The obtained results demonstrate that the transformable wheel approach offers a practical mechanical solution for wheeled robots capable of competent locomotion on rough terrain and obstacle-laden surfaces.
Benzer Tezler
- Design of novel transformable planar structural linkages with angulated scissor units
Açılı makas birimleri ile yeni düzlemsel dönüşebilir strüktürel mekanizmaların tasarımı
MÜJDE YAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Mimarlıkİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KORAY KORKMAZ
- Buğdayda farklı melezleme teknikleri kullanarak tohum tutma oranının saptanılması
Başlık çevirisi yok
İSMAİL TÜZÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
ZiraatUludağ ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİS RUHİ EKİNGEN
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Bazı esterlerin kinetik incelenmesi ve termodinamik parametrelerin belirlenmesi
Kinetic study and detesmination of thermodnamic parameters of some esters
İBRAHİM TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- Çoklu amaçların çözümlemesinde amaç programlaması ile genelleştirilmiş ters yaklaşımı ve yem sanayiinde bir uygulama
Goal programming and generalieed inverse approaches in the multi-objective analysis and application in feed industry
HASAN BAL