Üç serbestlik dereceli bir robot kolu tasarımı

Abstract

ÖZET Bu çalışmada tasarlanan sistem döner bir magazin üzerine dik olarak yerleştirilmiş diskler, magazin ile aynı yüksekliğe sahip bir taban üzerine yerleştirilmiş bir robot kolu ve yine magazin ile aynı yüksekliğe sahip bir diskçalardan oluşmaktadır. Kullanıcı bilgisayar yardımı ile disk seçimini yaptıktan sonra magazin seçilen diski robot kolunun alacağı konuma getirmek üzere dönecektir. Diskin uygun konuma gelmesinden sonra robot kolu diski dik olarak alıp bilek yardımı ile 90° döndürecek ve diğer tarafta bulunan disk çalara bırakacaktır. Böyle bir sistem kütüphanelerde kullanıldığında aranılan bilginin nerede olduğu ve bu bilginin bulunduğu diskin seçimi herhangi bir görevlinin yardımı olmadan yapılabilecektir.Bu sistem benzer şekilde müzik disklerinin seçiminde de kullanılabilir. Sözkonusu robot, istenen görevi gerçekleştirmek üzere üç serbestlikli olarak tasarlanmıştır.Robotun üç eklemi de döneldir,bilek ucuna yerleştirilen el ise açılır kapanır tiptedir.El, diski yarıçapına kadar kavrayacak yarım daire biçiminde ve iç yüzeyleri kauçuk ile kaplı iki parmaktan oluşmuştur.Taşmacak cisim bir disk olduğundan el mekanizmasının hassasiyeti oldukça önemlidir.Bu yapımn seçiminden önce detaylı bir inceleme yapılmış ve daha sonra Autocad R12 programı yardımı ile tüm parçaların teknik resimleri oluşturulmuştur. Robot kolunun yapısının belirlenmesinden sonra, kolun ulaşması gereken yerlere göre robotun çalışma alam çıkarılmıştır. Kinematik çözümler, Denavit-Hartenberg yöntemine uygun olarak, her bir ekleme ait eksen takımının yerleştirilmesinden sonra ters ve düz kinematik analiz ile elde edilmiştir.Hareketlerin kartezyen koordinat sisteminde gerçeklenebilmesi için eklem konumlarının ne olması gerektiğinin bulunmasında ters kinematik çözüm kullanılmıştır. Robotun yapımında kullanılan her bir parçanın ağırlığı, ağırlık merkezi ve koordinat merkezine göre atalet momenti tespit edildikten sonra Langrange-Euler yöntemi ile dinamik denklemler elde edilmiştir. Bu denklemler yardımı ile kolun çeşitli konumlarında her bir ekleme veya uzva etki eden moment ve kuvvetler hesaplanmıştır.Böylelikle robot yapışırım olanak verdiği maksimum hız ve ivmeleri aşmayacak şekilde kolun hareketi planlanmıştır. ıx

SUMMARY The system which designed in this work consist of a magazine where compact discs are placed on vertically, a manipulator which placed on a fixed basewhich has the same height with the magazine and a disc player which also placed on the same height. First user selects the compact disc by aid of a computer.Then, the magazine starts to rotate to get the selected disc to the position where the manipulator could reach. After all, manipulator will take the disc feom magazine and put it into the disc player. A system like that could be used for libraries or as a juke-box. By this way user would not have to search for the disc he wanted or would not need to someone to help. The manipulator, designed in this work has three degrees of freedom. All three joints of that manipulator are revolute. The end effector which placed on wrist has the property of opening and closing smoothly. The end effector has two fingers like semi circles which have the same radius with the disc. Because it would carry a compact disc sensitivity of the end effector is very important. A detailed researc is completed before the selectin of the this construction. Then, by aid of the Autocad R12 program, technical drawings of all parts are complated. After deciding on construction, the workspace of the manipulator is found. Using the rules defined by Denavit-Hartenberg method »coordinate frames are placed for each joint and kinematic solutions are found by direct and inverse kinematic analyses. Finding the necessary joint angles to realize the motion in cartezian coordinate system, inverse kinematic solutions are used. Dynamic equations are found by using Lagrange-Euler formulation, after the detection of masses, masses of gravity and inertia moments of each part of the construction. By using these equations, the moments and forces for each joint or link at any position of the manipulator are computed. By this way, the motion of the manipulator is planed as the maximum velocities and accelerations would not exceed.