Path generation analysis of flexible manipulators

Abstract

Gelisen teknoloji ile robot kollar, sanayi basta olmak üzere birçok alandakullanılmaktadır. Bir robot kolunun çalısmasında en önemli ve istenilen özellik,analitik olarak hesaplanan denklemler sonucu robot uç islevcisinin istenilen konumaen az hatayla ulasmasıdır. Bazı nedenlerden dolayı; sürtünme, titresim, uzuvlardaolusan esnek ve kalıcı deformasyonlar vs. robot uç islevcisinin matematiksel olarakhesaplanan noktaya ulasması mümkün olmamaktadır.Bu tezinin amacı, esnek üç uzuvlu düzlemsel bir robot kolunun çalısmasısırasında robot kolunun uç noktasında olusan elastik deformasyonların, tasarlananbir kütüphane robotu üzerinde sonlu eleman analizi yaparak hesaplamaktır.Öncelikle problem ve problemin çözümünde uygulanacak yöntem anlatılmıstır.Ardından ters kinematik analiz yöntemi ile robotun açısal konumu için genelformüller bulunmus ve sonlu eleman analizi için düzlemsel birim sonlu elemantanıtılmıstır; Sonlu eleman analizinde kullanılacak formüller Matlab® programındabulunmus ve analiz yönteminin esnek üç uzuvlu düzlemsel robota nasıl uygulanacagıaçıklanmıstır. Ardından bulunan genel formüllerde kullanılacak sayısal degerler içinanaliz yapılmıs, kütüphane robotunun malzeme özellikleri ve boyutları gösterilmistir.Son olarak verilen degerler için robot uç islevcisinin tanımlanan yörüngelerdekiyatay ve dikey yer degistirmeleri gösterilmis ve yorumlanmıstır.

By the improving technology, usage of robotic manipulators has beenincreased a lot in last decades. Robotic manipulators are usually used in continuousproduction and dangerous operations. General industries, medical applications andspace missions are the most important usage areas for these manipulators. In theseapplications, the manipulator faces to deviation of the end effecter which depends onmany reasons like friction, vibration, elastic and plastic deformations. However, therobotic calculations made, as the links of the manipulator are rigid and other effectsare neglected.The aim of this thesis is to improve a path generation analysis method for thethree link flexible planer manipulator. The three link manipulator is considered toinvestigate the flexibility effect of links on path generation. Firstly the problem andsolution method is introduced then the inverse kinematic analysis is applied for thethree link rigid planer manipulator. The finite element model of the three link flexibleplaner manipulator is developed by using the plane frame element. The generalequations of the tip point displacements of the three link flexible planer manipulatorare expressed and Matlab® program is coded. Finally, the library robots made byaluminum and steel are chosen for numerical examples. In conclusion the results ofnumerical example are shown for each position of the manipulator and discussed.