Kabloyla çalışan paralel robotlar için rota oluşturma yöntemleri

Bu tezin amacı, Kabloyla Çalışan Paralel Robotlar (KÇPR'ler) ile CNC tabanlı rota oluşturma tekniklerini uygulamaktır. KÇPR'ler, motorlar ve kablolar kullanarak bir uç efektörünü uzayda manipüle eden özel bir paralel robot türüdür. Kablo robotları, geleneksel manipülatörlere göre geniş çalışma alanı ve hafif aktüatörler gibi çeşitli avantajları nedeniyle popüler hale gelmektedir. Kablo robotlarının düzgün çalışması için incelenmesi gereken birçok parametre bulunmaktadır. Bunlar arasında pozitif kablo geriliminin korunması, kablo esnekliği, yörünge oluşturma, kontrolör tasarımı ve yapısal optimizasyon yer almaktadır. Bu tezin kapsamı, dört kablolu bir robotun analiz için seçildiği düzlemsel kablo robotları ile sınırlıdır. Dört kablolu bir robotun seçilmesinin nedeni, dördüncü aktüatörün bir yedeklilik sunması ve bu sayede 3 serbestlik derecesi (DOF) ile uç efektörünün kontrolünü sağlarken aynı zamanda gerilimi koruyabilmesidir. Pozitif gerilimin korunması çok önemlidir çünkü geleneksel manipülatörlerin aksine, KPR'ler uç efektörüne karşı itme yapamazlar, yalnızca çekebilirler. Pozitif gerilim algoritması, kablolardan hiçbirinin gevşememesini sağlar. Kablo esnekliği ve bu esnekliğin kablo robotunun matematiksel modeline dahil edilmesi, geliştirilen modelin önemli bir parçasıdır. Bu araştırmadaki en önemli konulardan biri yörünge oluşturmadır çünkü CNC tabanlı yörünge oluşturma algoritmalarını kullanarak kablo robotu için yörüngeler oluşturur. Bu algoritmalar, basit doğrusal veya dairesel enterpolasyondan, en az ikinci türevine kadar sürekliliği sağlayan karmaşık 5. dereceden splinelere kadar çeşitlilik gösterir. Standart ve özel şekiller oluşturmak için splineler ve basit segmentlerin bir kombinasyonu kullanılır ve kullanıcı tarafından sağlanan uniform olmayan veriler de splinelerle birleştirilerek simüle edilir. Bu yörüngeler, farklı hız değiştirme senaryoları veya uç efektör için sıfır olmayan bir açı referansı gibi farklı koşullar altında test edilir. Kontrolör tasarımı da bir diğer önemli konudur. Bu tasarım, motorları kontrol etmek için çok yaygın olan bir kaskad kontrolördür. Kontrolör kazançları, yerleşme süresi ve maksimum aşım temel alınarak belirlenir. Son olarak, kablo robotunun hareket kabiliyeti, rijitlik ve çalışma alanı için yapısal optimizasyonu incelenir ve optimize edilmiş robotun daha iyi sonuçlar sağladığı görülür. Tüm farklı kodları bir araya getiren ve kablo robotu tasarlamak ve simüle etmek için kullanımı kolay bir araç sunan bir grafik kullanıcı arayüzü (GUI) geliştirilmiştir.