Bu tezde gereğinden/hiper-gereğinden çok serbestlik dereceli
manipülatörler için, kapalı alanlar içinde basit geometrik kurallar tarafından idare
edilebilen ve gerçek zamanlı çalışan güçlü bir yol planlama algoritması
sunulmuştur. Engellerle çevrili manipülatörü yönlendirebilmek için kullanılan
bilgilerin tümü ayrıklaştırılmış yol içinde saklıdır. Fiziksel olarak mümkün olması
şartıyla, yöntemin kendine özgü manevra özellikleri, manevra uzayının yüzde
doksan sekizinin kullanılmasını sağlamıştır. Çeşitli bilgisayar simülasyonlarıyla
yöntemin etkinliği kanıtlanmıştır. Bu tez, yukarıda bahsedilen algoritmanın
mekanik olarak uygulanabilme zorluklarını da ele almaktadır. Mafsallarında servo
motor ve redüktör bulunan, art arda bağlanmış çok yüksek sayıda uzuvlara sahip
bir robot manipülatör teorik olarak tasarlanabilir. Ancak, bu mafsal tahrik
mekanizması manipülatörün toplam ağırlığını artırdığı için hayata
geçirilememektedir. Bunun yerine konumlandırma doğruluğu sorunu olan kablo
tahrikli mekanizmalar tercih edilmektedir. Bu tez, kablo tahrikli hiper-gereğinden
çok serbestlik dereceli manipülatörlerin konumlandırma doğruluğu sorununun
üstesinden gelebilmek amacıyla karşı-dengelenmiş iki serbestlik dereceli robotik
bir kol sunmaktadır. Robot tabanındaki aktüatörler kablo ve yay kullanarak uzuv
mafsallarındaki yer çekimsel torku dengelerken, modül mafsallarındaki hafif ve
kompakt aktüatörler hassas hareketi sağlamaktadır. Yöntem sayesinde hassas,
hafif ve kompakt hiper-gereğinden çok serbestlik dereceli manipülatörler
üretilebilecektir. Dengeleme süresince uzuv mafsallarında hissedilen tork
değerlerinin, geliştirilen iki boyutlu simülatöre sahip kontrol yazılımı aracılığıyla
aktüatörlerin nominal tork kapasitelerinin altına indirilebildiği deneysel olarak
kanıtlanmıştır.
This thesis presents a robust and real-time path-planning algorithm for
redundant/hyper-redundant manipulators governed by simple geometric rules
within confined spaces. All the information adopted to steer the manipulator
surrounded by obstacles are embedded in a discretized path. Provided that it’s
physically conceivable, the peculiar maneuvering characteristics of the method
enable ninety eight percent of the maneuvering space to be utilized. The proposed
method is proved to be effective through various computer simulations. This
thesis also addresses the mechanical implementation challenge of the abovementioned
algorithm. A robot manipulator with huge number of links, each of
which is successively appended to the proximal link, may theoretically be
designed by disposing servo motors and speed reducers to the link joints.
However, this joint actuation mechanism augments the total weight of the
manipulator, thereby cannot be implemented. Instead, cable driven mechanisms,
which brings about the positioning accuracy problem, are preferred. This thesis
presents a counter-balanced 2-DOF robotic arm to deal with the positioning
accuracy issue of cable driven hyper-redundant manipulators. While the actuators
at the robot base, adopting cables and springs, balance the gravitational torques at
the link joints, light and compact actuators on the module joints generate precise
motion. Hyper-redundant manipulators will be given the opportunity of being
precise, light and compact by the method. The torque values at the link joints
during balancing have been experimentally verified to be lowered below the
nominal torque capacity of the actuators with the aid of a control software
incorporating a 2D simulator developed.
