Proton değişimli membran yakıt pili tahrikli bir otomatik yönlendirmeli aracın parçacık sürü optimizasyonu tabanlı yörünge takip performansı

Otomatik yönlendirmeli araçlar (OYA), bir tesisteki malzemeleri taşımak için programlanmış sürücüsüz ve mobil araçlardır. Çalışanların eksikliklerini telafi etmek, işçilik maliyetlerini düşürmek ve depo verimliliğini arttırmak için birçok sektördeki depo ve malzeme aktarımı uygulamalarında kullanılırlar. OYA'lar, taşınan yüklerle insan etkileşimlerini en aza indirerek işlem sürecinde malların hasarını ve endüstriyel kazaları önemli ölçüde azaltmaktadır. OYA'larda mobil çalışmayı mümkün kılmak için enerjiyi depolayan ve bunu istenen oranda mekanik dönme veya öteleme enerjisine dönüştüren güç sistemleri bulunmaktadır. Bu güç sistemleri enerji depolayan bataryalar ve bataryadan enerji alıp mekanik enerjiye dönüştüren motorları içermektedir. Boyutuna bakılmaksızın, mobil robotlar, yeniden batarya dolumu yapmadan önce sahada faydalı bir çalışma süresi elde etmek için yeterli miktarda enerji taşımalıdır. Enerjisel özerklik olarak bilinen bu kavram, faydalı bir süre çalışabilme yeteneği ve harici bir güç kaynağından bağımsız çalışabilme yeteneği olarak iki kriter içermektedir. Bu amaçla bir mobil robot çeşidi olan OYA'ların çalışması için bu çalışmada alternatif enerji kaynaklı tahrik sistemi üzerinde durulmuş olup yakıt pili tahrikli bir OYA tasarımı ve analizleri yapılmıştır. Yakıt pilleri hidrojeni yakıt olarak kullanıp, enerji üreten alternatif bir enerji kaynağı olarak OYA'lar için daha uzun çalışma süresi avantajını sağlamaktadır. Bu çalışmada, ilk olarakistenen isterleri karşılayacak ve yük taşımaya müsait ortamı oluşturacak modüler bir OYA tasarımı gerçekleştirilmiştir. 4 adet mecanum tekerleğe ve bu tekerlekleri tahrik edecek 4 adet DC motora sahip sistemin taşıyabileceği yük kapasitesinin belirlenmesi için yapısal analizler ve sistemin mukavemeti üzerine geliştirmeler yapılarak nihai tasarım elde edilmiştir. Ek olarak, tasarımı yapılan OYA'nın global koordinat sisteminde ve her bir tekerlek için oluşturulan koordinat sisteminde kinematik modeli oluşturulup OYA için ve her bir tekerlek için lineer hız ve açısal hız değişimlerini kullanarak Newton mekaniği ve Langrange enerji denklemleri ile bu hız değişimlerinden yararlanıp sistemin kinematik modeli, dinamik modeli ve DC motor modeli elde edilmiştir. Bu modellerle beraber batarya sistemi olarak kullanılacak olan PEM yakıt pili modeli de oluşturulup elde edilen genel sistem modeliyle sistemin belirli bir yörüngeyi gerçek zamanlı takibi gerçekleştirilmiştir.