Yüksek taşıma kapasitesine sahip bir paralel robotun tasarımı ve kontrolü

Bu çalışmada, döküm-dövme fabrikaları gibi tozlu ve sıcak ortamlarda çalışmak üzere tasarlanmış, yüksek taşıma kapasitesine sahip bir paralel robotun mekanik, kinematik ve hidrolik tasarımı incelenmiştir. Bu tür ortamlarda çalışanların sağlığını korumak amacıyla, robotun tasarımında paralel kol mekanizması kullanılmıştır. Robot, kızak üzerinde kayarak hareket kabiliyeti artırılmış ve 6 serbestlik derecesine sahip olacak şekilde geliştirilmiştir. Robotun kinematik analizi için Denavit-Hartenberg (D-H) parametre tablosu hazırlanmış ve paralel kol mekanizmasının avantajlarından yararlanılarak sistemin ileri ve ters kinematik modelleri oluşturulmuştur. Ayrıca, belirlenen uç işlevci konumuna ulaşmak için gerekli yörünge ve hareket planlama yöntemleri sisteme entegre edilmiştir. Sistemin matematiksel modeli oluşturulmuş ve MATLAB/Simulink ortamında fiziksel model kullanılarak simülasyon gerçekleştirilmiştir. Robotun hassas ve hızlı konum kontrolü sağlamak amacıyla eklem hareketlerini kontrol eden PID kontrolcü tasarlanmıştır. Bu kontrolcünün parametreleri, Arı Algoritması (AA) kullanılarak optimize edilmiştir. Simülasyon sonuçları, sistemin performansını değerlendirmek için maksimum aşma (Mp), kalıcı hata (ess), toplam yer değiştirme ve toplam hız değişimi kriterlerine göre analiz edilmiştir. Mp kriteri açısından en iyi performans artışı %57.84 ile dirsek ekleminde, ess açısından ise %4.93 ile taşıyıcı kızak ekleminde elde edilmiştir. Yer değiştirme açısından en iyi performans artışı %64.64 ile dirsek ekleminde görülürken, hız değişimi bakımından en iyi performans artışı %72.76 ile kule dönüş ekleminde elde edilmiştir. Ön tasarım ve optimal parametreler kullanılarak yapılan yörünge takibi simülasyonlarında, konum hatası %77.62 oranında azaltılmış ve en büyük hata 213.8 mm'den 47.83 mm'ye düşürülmüştür. Ortalama konum hatası ise %37.40 oranında iyileştirilerek 19.89 mm'den 12.45 mm'ye indirilmiştir. Optimize edilmiş kontrolcüler vasıtasıyla yapılan simülasyonlar sonucunda, sistemin gerekli tork-açısal hız ve kuvvet-doğrusal hız grafikleri elde edilmiş ve bu verilere dayanarak uygun hidromotor seçimleri ile silindir boyutlandırılması yapılmıştır. Ayrıca, sistemde kullanılacak hidrolik pompa, oransal yön kontrol valfi, hidrolik filtreleme bileşenleri ve hidrolik yağ tankı boyutlandırılması gerçekleştirilmiştir. Sistem tasarımında kullanılan hidrolik bileşenlerin seçimleri ve tasarımı detaylandırılmıştır. Sistemin çalışma uzayı görselleştirilmiş ve tezde yer verilmiştir. Sonuç olarak, optimize edilmiş kontrolcü kullanılarak yüksek taşıma kapasitesine sahip paralel robotun yörüngeyi hassas bir şekilde izleyebildiği gösterilmiştir. Çalışmada elde edilen sayısal değerler grafik ve tablolar halinde sunulmuştur.