Material optimization for ladder climbing robot

Abstract

Bu tez çalışmasında, merdiven çıkma, engele tırmanabilme yeteneklerine sahip bir robotik sistem tasarlanmış, gerekli analitik hesaplamalar ve nümerik analizler uygulanmıştır. Tasarlanan robotik sistem evsel ve endüstriyel çalışma alanlarına uygundur. Bu amaçla, robotun hareket sistemi hibrit olacak şekilde planlanmıştır. Hibrit hareket sistemi üç tekerlek ve bu üç tekerleğin birleşimi ile hareket edebilen bacaklar ile oluşturulmuştur. Analitik hesaplamalar kısmında, belirlenen yapı elemanları (kaplin, şaftlar) S235, diğer yapı elemanları PLA malzeme ile modellenmiş ve hesaplamalar doğrultusunda sistemin güç, tork ve ivme değerleri bulunmuştur. Aynı malzeme konfigürasyonu nümerik analiz yazılımı ANSYS Rigid Body Dynamics modülünde modellenerek sonlu elemanlar yöntemi ile hesaplanmış ve benzer sonuçlar elde edilmiştir. Bu kıyaslama işlemi ile modellemenin doğrulanmasının ardından tork, güç ve ivme değerleri nümerik hesaplamalar ile S235, Al6061, PLA ve ABS malzemelerinden oluşan şase için uygulanmıştır. Elde edilen değerler sistemin kritik bileşenleri olarak belirlenen iç şaft, merkez şaft ve dış dişli parçalarına uygulanarak malzeme dayanımları incelenmiştir. Bu çalışmalar doğrultusunda tasarımı gerçekleştirilen merdiven tırmanan robot şasesinin, mekanik dayanımlar ve enerji verimliliği göz önünde bulundurularak PLA malzemesinden üretilmesi uygun bulunmuştur. Geliştirilen sistemin çalışmasında 67.5 Watt güç ihtiyacı olacağı hesaplanmıştır.