Design of a constant force compliant gripper mechanism

Abstract

Bu tezde tasarlanmak istenilen sabit kuvvetli esnek kıskaç mekanizmanın, esnek mekanizmaların benzetim metotları ile klasik bir mekanizmaya benzetimini gerçekleştirerek, klasik mekanizmaların anahtar prensiplerinden de faydalanmak ve hesaplamalarını yapmak ve sonrasında analizlerini yapmak öngörülmektedir. Tasarımda kullanılacak mekanizmada sisteme sabit bir döngüsel moment ya da bir kuvvet ile verilen bir girdi sonrasında çıktı olarak kabul edilebilir bir yer değiştirme ve sabit denilebilecek bir kuvvet çıktısı alınması hedeflenmektedir. Tasarım şartlarına göre tasarlanacak tercihen yekpare aksi durumda kısmen katı bir esnek mekanizma analizlerinde istenilen sonuç alınana kadar değişkenler optimize edilmek sureti ile tekrarlamalı işlemler gerçekleştirilecektir. Klasik mekanizma benzetimlerinde kinematik ve dinamik analizler geçekleştirilecek sonrasında yapılan hesaplamaları tasarlanan esnek mekanizma yaklaşımları ile elastik ve lineer olmayan davranışların incelenmesi sağlanacaktır. Hesaplamalarda analitik ya da nümerik yapılabilirliği kıyaslanacak ve işlemlere devam edilecektir. Esnek mekanizmalarda malzeme seçimi mekanik özellikleri bakımından (dayanım, esneklik, direnç kırılma, vb.) önemlidir. Esnek mekanizma hesaplarında `pseudo-rigid- body-model (PRBM)` yaklaşımlarından faydalanılması planlanmaktadır. Farklı yaklaşımlar ve tasarım teknikleri de bu tezde ayrıca belirtilecektir.Tez ile hedeflenen sabit kuvvetli esnek kıskaç mekanizması olarak temek bir esnek mekanizmanın tasarlanması ve analiz edilmesi, bu suretle temel mekanizma otomotiv, havacılık, biyomekanik, MEMS gibi birçok farklı alanda uygulama alanı bulacaktır.

This thesis combines the knowledge base of the Compliant Mechanism (CM) with the Constant Force Mechanism (CFM) based upon previous works, which initiate and trigger the key principles of design techniques and simplification of the calculation details of the mechanism. The mechanism design techniques are explained and compared with a classical approach, optimization of the designed mechanism will take place with improved performance and range capabilities. The main target is to obtain constant force output range with normal and feasible displacement with a constant force or torque input. The thesis statement namely design of the Constant Force Compliant Gripper Mechanism (CFCGM) is the one of the hot topics in the literature not yet having enough mature invention. The flow charts and iteration procedure of the design techniques and processes are presented. These design techniques begin with classical mechanism design using kinematic analysis and dynamic analysis switching to CM the design and analysis are harder than before which is pointed out in detail in this thesis.