Yerden yüksekliği değiştirilebilen eklemli tekerlek yapısına sahip bir güvenli taşıma aracının tasarımı ve fpga ile kesir dereceli kontrolü

Abstract

Tezin konusu olan Güvenli Taşıma Aracı (GTA) ile ilgili literatürde çeşitli çalışmalar mevcuttur. Ancak hareket kabiliyetinin ve performansının arttırılması amacı ile önerilen eklem bacaklı tekerlek yapısına sahip bir GTA'nın çalışır halde bir örneği bulunmamaktadır. Benzer yapıda bir araç tasarımı ise henüz başlangıç aşamasındadır. Literatürdeki çalışmalardan farklı olarak yönünü değiştirmeden belirli yükseklikteki engellerin üzerinden ilerleyebilen ve eklem açıları ayarlanarak yerden yüksekliği değiştirilerek farklı yüksekliklerdeki yükleri alıp bırakabilen bir tasarım yapısı, tez çalışmasında önerilen robotun en önemli özgün değeridir. İleri robotik teknolojilerinin günümüz örneklerinde sıklıkla kullanılmaya başlanan Fırçasız Doğru Akım Motoru (FDAM) bu çalışmada tahrik elemanı olarak kullanılmıştır. FDAM'ların yüksek performanslı olarak kontrolü için modern kontrol yöntemlerinden olan Kesir Dereceli Kontrol (KDK) yöntemi kullanılmış olup, KDK algoritmaları FPGA (Field-Programmable Gate Array - Alanda Programlanabilir Kapı Dizisi) kartları üzerinde gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Henüz literatürde FDAM'ın KDK'sına ilişkin FPGA ortamında başarılı bir gerçek zamanlı uygulama mevcut değildir. Çok sayıda FDAM'ın aynı anda ve yüksek doğrulukla kontrolünün gerçek zamanlı KDK ile sağlanacak olması tez çalışmasının en önemli zorluğu, araştırma konusu ve bir diğer özgün değeridir. Ayrıca oldukça verimli motorlar olan FDAM'ların KDK ile üstün başarımlı olarak kontrol edilebilmesi ile yüksek performans ve minimum enerji tüketimi hedeflenmiş ve robotik alanında önemli bir araştırma konusu olan güç yönetimi hakkında önemli çıkarımlar sağlanmıştır.

There are various studies in the literature about the Automated Guided Vehicle (AGV), which is the subject of the thesis. However, there is no working example of an AGV with a wheeled-legged structure proposed for increasing its mobility and performance. A similar vehicle design is still in its infancy. Unlike the studies in the literature, a design structure that can move over obstacles of certain height without changing its direction and that can take and drop loads at different heights by changing the height from the ground by adjusting the joint angles is the most important original value of the robot proposed in the thesis study.Brushless Direct Current (BLDC) Motor, which is frequently used in today's examples of advanced robotic technologies, were used as a drive element in this study. For the high performance control of BLDC motors, the Fractional-Order Control (FOC) method, which is one of the modern control methods, was used. FOC algorithms are implemented on FPGA (Field-Programmable Gate Array) cards in real time. In the literature, there is not yet a successful real-time application in the FPGA environment for FOC of the BLDC motor. The most important challenge, research subject and another unique value of the thesis study is that the control of many BLDC motors at the same time and with high accuracy will be provided with real-time FOC. In addition, high performance and minimum energy consumption are aimed with the high performance control of BLDC motors, which are highly efficient motors, with FOC, and important conclusions have been made about power management, which is an important research topic in the field of robotics.