Yılan Tipi Hareket Mekanizması Ve Hareket Kontrolü

Abstract

Bu çalışmada, yılan tipi hareket mekanizması incelenmiş ve bu tip hareketi yapan iki robot prototip üretilmiştir. Doğadaki yılanların hareketlerinden esinlenerek yapılmış bu mobil robotların ilerlemeleri, yılanların çevrelerine yanal kuvvetler uygulama ilkesinden yola çıkılarak oluşturulmuştur. Her iki robot da hemen hemen bütün yılanlarda gözlenen bir hareket olan engele dayalı yanal dalgalanma hareketini yapabilmektedir. Robotlar hareket etmek için aktif veya pasif tekerleklere ihtiyaç duymamaktadırlar. Çevrelerinde buldukları dayanaklara yanal kuvvetler uygulayan robotlar, toplam kuvvet bileşenlerini hareket yönünde oluşturabilmektedirler. Düzlemsel çalışan robotların birincisinde 4 eklem ve 5 uzuv, ikincisinde 9 eklem ve 10 uzuv bulunmaktadır. Birinci robot yanal kuvvetleri iki farklı mekanizma ile oluşturabilmektedir. Birincisinde kuvvetlerin oluşumu için yanal itki mekanizması kullanılmıştır. İkincisinde yanal kuvvetlerin oluşumu eklemlerin açısal konum değişimleri ile sağlanmıştır. İkinci robot eklemlerin açısal konum değişimleri ile hareket ilkesini daha hassas uygulayabilmek için tasarlanmıştır. İkinci robotun yaptığı diğer bir hareket, yerçekimine karşı düşey düzlemde yapılan kayan dalga hareketidir. Robotların yan yüzeylerinde dokunma algılayıcıları bulunmaktadır. Test plakası üzerinde karşılaştıkları dayanakları algılayarak bu dayanakların konumlarına göre hareket için gerekli olan vücut şeklini alabilmektedirler. Bunu gerçekleştirmek için ortam dayanaklarına bağlı olarak eğri uydurma yöntemi kullanılmıştır. Uydurulan eğriler parçalı polinom yapıdadır. Bu tez çalışmasında, tasarlanan tekerleksiz robot prototipleri ve kullanılan hareket algoritmaları ile yılan tipi hareket laboratuvar ortamında gerçekleştirilmiştir.

In this study, snake-like motion mechanism is investigated and two robot prototypes are produced that can realize this type of motion. These mobile robots that are produced with inspiration from the snakes in nature move using the same motion principle of the real snakes, which involves applying lateral forces to their surroundings. Both robots are capable of realizing the lateral undulation motion against the obstacles which is a motion observed on almost all snakes. Produced robots do not require use of active or passive wheels. Instead, they apply lateral forces to the pegs, by this way they can constitute the total force component through the motion direction. Both robots can operate in the horizontal or the vertical plane. The first robot has 4 joints and 5 links while the second one has 9 joints and 10 links. The first robot can constitute the lateral forces by two different mechanisms. On the first one a drawer-like mechanism is used for pushing against the pegs. Second one utilizes the angular position variations of the links for obtaining lateral forces. Second robot is designed in order to apply the second mechanism of motion more precisely. Another motion type the second prototype can do is the traveling wave motion in the vertical plane. There are touch sensors on the sides of the robots. Thus the robots are able to sense the pegs they come across on the test plate and to take the body posture required for motion according to the positions of these pegs. In order to determine the right posture, curve fitting method is applied using the peg positions. Fitted curves are piecewise polynomials (splines). In this thesis, snake-like motion is realized in a laboratory environment with the designed wheelless robot prototypes and the motion algorithms.