A miniature, foldable, collision resilient quadcopter

Gözlem, haritalama ve güvenlik alanlarında, özellikle otonom hareket kabiliyetleri ve insansız hava araçlarının kullanımı gün geçtikçe kaçınılmaz hale gelmektedir. İnsansız hava araçlarının kullanımının artışındaki temel sebep, insan hayatını riske atmadan mağara gibi bilinmeyen ve tehlikeli yerlerde haritalandırma ve araştırma yapabilme yeteneğine sahip olmalarıdır. Aynı zamanda da toplum güvenliği ve sağlığı için tam otonom bir şekilde havadan gözlem yapabilmeleri de önemli bir faktördür. İnsansız hava araçları günümüzde, çoğunlukla bir operatör eşliğinde mağara haritalama ve inceleme, orman yangınlarının tespiti ve müdahalesi, açık ve kalabalık alanların güvenlik amacıyla incelenmesi gibi birçok amaçla kullanılmaktadır. Uzun süreli uçuş gerektirmeyen görevlerde de hem pozisyon koruma becerisi hem de oldukça stabil uçuş sağlayabildiğinden dört adet döner kanat barındıran insansız hava araçları kullanılmaktadır. Bu tip İHA'lar birçok artısının yanında en ufak darbeye karşı bile çok hassas olduklarından tam otonom uçuşları henüz kontrollü bölgelerle sınırlıdır. Bu döner kanatlı İHA'ların çarpışma direncini arttırmak için çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Bu araştırmalar arasında, İHA'nın etrafını saran ve çarpmalarda darbeyi emen koruyucu kabuklar, tamponlar gibi farklı fikirler bulunmaktadır. İHA'nın etrafını sarmalayan küresel kılıflar genelde hafif olması ve hava akışını engellememesi için ağ yapısında olurlar. İHA'nın en hassas parçaları olan motor ve pervaneleri korumak için tasarlanmış olan tamponlar ise gövdeyi korumakta yetersiz kalmaktadırlar. Bu sebeplerden dolayı, İHA'nın farklı parçalarının daha esnek malzemelerden yapılması İHA'nın kırılganlığını düşürürken, çarpmalara karşı direncini arttıracaktır. Bu tez kapsamında, İHA'ların çarpma direncini arttırmak ve kırılmamalarını sağlamak amacıyla bazı parçaları esnek bazıları sert tasarlanmış robotlar test edilmiş ve bu testlerin sonuçları ayrıntılı olarak değerlendirilmiştir. Bu testler sırasında robotun kollarının esnekliğinin ve pervaneleri koruyan tamponların esnekliğinin çarpışmaya olan etkisi incelenmiştir. Bu karşılaştırmayı yapabilmek için, birbirine mümkün olduğunca yakın boyutlarda esnek ve sert robot gövdeleriyle birlikte, benzer boyut ve yapıda sert ve esnek tamponlar tasarlanmıştır. Esnek tampon ve gövde üretimi PET kağıtların lazer kesicide kesilip origamiden esinlenilerek katlanmasıyla üretilmiştir. Bu üretim metodu, PET kağıtların inceliği sayesinde esneklik katarken, origami tekniği sayesinde de yapısal sağlamlık katar. Robotun çarpışma anında esnekliğini ve motorların stabilitesini arttırmak için gövdeye TPU'dan üretilen çubuklar yerleştirilmiştir. Çarpışma dayanıklığına ek olarak, bu tezde, çarpışmaya dayanıklı İHA'lara takılabilecek bir esnek sensörden de bahsedilmiştir. İletken TPU'dan üretilen bu sensor robota dokunma hissi vererek etrafını algılayabilmesini sağlamaktadır. Üzerindeki esnek sensör sayesinde robotlar bir çarpışma gerçekleştiğinde bunu algılayabilir ve buna uygun bir tepki verebilir. Bu sensör tamamıyla İHA'nın tamponlarının esnek oluşuna dayanarak çalışır ve bu tamponların esnemesini hisseder. Dolayısıyla sert gövde ve tamponlarda esneme olmadığından böyle bir sensör kullanılamaz.