Endüstriyel zaman robotlarda optimal yörünge kontrolü

Optimal robot hareket planlaması robot sistemlerinin verimliliğini en yüksek seviyeye çıkarmak için çok önemlidir. Robot hareketlerinde dinamik ve kinematik hareketlerin istenen kriterlere göre iyileştirildiği optimizasyon ile robot kendi kapasitesini tamamen kullanır ve eyleyicilerinden tam olarak yararlanır. İşlem kapasitesi yüksek bilgisayarların endüstride kolaylıkla satın alınabilir olmasıyla ve optimizasyon metotlarının etkinliğinin artmasıyla, bilgisayar destekli hareket planlaması günden güne daha fazla kullanılmaktadır. Bilgisayar destekli robot hareket planlaması, operatörlere yüklenen optimizasyon yükünü azaltır aynı zamanda robotların duruş zamanının azaltırken üretim kapasitesini artırır. Kaynak ve yapıştırma gibi endüstriyel uygulamalarda robot sürekli olarak aynı hareketi tekrar eder. Bu sebeple yörünge planlaması uygulama özelinde en hızlı, en hassas, en düşük enerji gibi özel kriterlere göre yapılmalıdır. Yörüngenin zaman bağımlılığı belirli kısıtlamalar çerçevesinde optimize edilirken, robotların özel görevlere göre belirlenmiş yörüngeleri hareket planlama problemlerini ortaya çıkarmaktadır. Kinematik ve dinamik denklemlerde UOC (uzaysal operator cebiri) metodu kullanılmıştır. Bu metot diğer kinematik ve dinamik hareket planlaması metotlarına göre değişen serbestlik derecelerine göre denklemlerin güncellenmesi çok kolay olan bir yöntemdir. Optimal robot hareket planlama, robotlara ait eyleyici sınırlarını dikkate alarak zaman, enerji ve sarsılma gibi robotların uygulamalarında ihtiyaç duyulan kriterleri optimize eder. Ayrıca ilk ve son durumlar arasında uygulama uzayı veya eksenlerdeki yörüngelerin istenilen optimizasyon kriterine göre hesaplanmasını içerir. Hareket planlama problemlerinde, optimizasyon kriteri zaman ise zaman bağımlı optimal yörünge planlama, eğer optimizasyon kriteri enerji ise enerji bağımlı optimal yörünge planlama adını alır. Bu tez, genel hareket planlama problemlerini dikkate alımasının yanı sıra özellikle zamana bağımlı optimal robot hareket planlaması ve zaman-enerji bağımlı optimal robot hareket planlaması problemlerine dayanmaktadır. Optimal yörünge planlamasında optimizasyon kriterleri yanında hız, ivme ve tork gibi kısıt kriterleride önemlidir. Yörüngenin belirlenmesinde iki ayrı yoldan gidilebilir: Kinematik yörünge planlaması ve Dinamik yörünge planlaması. Kinematik yörünge planlaması kütle, atalet, kuvvet, tork gibi değerlerle ilgilenmez. Engelden sakınma optimizasyonu için genetik algortimalar kullanılmaktadır. Gidilen zamanın ve tüketilen enerjinin minimuma indirilmesi için adaptif genetik algortima, ikinci dereceden konik programlama, parçacık sürü optimizasyonu benzeri teknikler kullanılabilir. Yörünge optimizasyonunda ise konveks optimizasyon metotlarından ikinci dereceden konik programlama metodu kullanılmıştır. Minumum zamana ulaşmak optimizasyon amacı olarak belirlenmiştir. Geliştirilen uygulamalarda robota dairesel yörünge takibi ve doğrusal yörünge takibi yaptırılmıştır. Dairesel yörüngenin takibinde robotun yörüngeyi tamamlama zamanı 3.6 saniyeden 1.5 saniyeye indirilmiştir. Bu çalışmanın sonrasında benzetim ortamında denenmiş olan yazılımın çevrimdışı olarak bir robot üzerinde denenmesi düşünülmektedir. Bir sonraki çalışmada ise çevrimiçi olarak robota optimal yörünge planlamasının yapılması ve bunun için optimizasyon algoritmasının hızlandırılması için çalışması amaçlanmaktadır.