Search

Paralel robotlar, konvansiyonel seri robotlara göre birçok avantaja sahiptir. Bu sayede alma ve yerleştirme, montaj, paketleme, kaynak, takım tezgahları, koordinat ölçüm makineleri, hareket simülatörleri, tıbbi ve cerrahi uygulamalar, haptik cihazlar, mikrorobotik, uzay, uydu ve anten sistemleri ve tarım gibi birçok alanda kullanılmaktadır. En büyük dezavantajları ise çalışma alanları içinde yer alan Tip II tekilliklerdir. Klasik robot kollarda görülmeyen, sadece paralel robotlara özgü bu tekilliklere yaklaşırken aktüasyon torklarının ve/veya kuvvetlerinin büyüklükleri sonsuza gider. Literatürde bu tekillik probleminin çözümüne yönelik yapılmış pek çok araştırma mevcuttur. Fakat buna rağmen, paralel robotların dinamik denklemlerinin Tip II tekil konumlardaki tutarlılığı ile geometrik yol özellikleri arasındaki ilişki üzerine yayınlanmış herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Bu tezde, Tip II tekilliklerden geçen iki serbestlik dereceli düzlemsel paralel robotlar için bir geometrik yol planlama yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen yol planlama yöntemi, 5R düzlemsel paralel robot üzerine bir örnekle sayısal olarak test edilmiş ve doğrulanmıştır. Parallel robots have many advantages compared to conventional serial robots. Thanks to these advantages, they are used in many areas like pick and place, assembly, packaging, welding, machine tools, coordinate measuring machines, motion simulators, medical and surgical applications, haptic devices, microrobotics, space, satellite and antenna systems, and agriculture. Their biggest disadvantage is the presence of Type II singularities inside the workspace. While getting close to these singularities, which are not seen in classical robotic arms and are unique to parallel robots, the magnitudes of the required actuator torques and/or forces go to infinity. There are many researches conducted in the literature to solve this singularity problem. However, there is no published study on the relationship between the consistency of the dynamic equations of parallel robots at Type II singular positions and the geometrical path properties. In this thesis, a geometric path planning method is developed for two-degree-of-freedom planar parallel robots crossing Type II singularities. The developed path planning method is numerically tested and verified with an example on the 5R planar parallel robot.

Paralel robotlar seri robotlara göre birçok dikkate değer avantaja sahiptir. Yüksek doğrulukta konumlama kabiliyeti ve yüksek yük/ağırlık oranı bunların başlıcaları arasında sayılabilir. Ancak seri robotlardan farklı olarak, paralel robotların ileri kinematik çözümünde Tip II olarak bilinen tekillikler meydana gelir. Paralel robotların tekil konfigürasyonları klasik olarak hız düzeyindeki kinematik denklemlerde yer alan iki adet Jakobiyen matrisinin determinantı sıfıra eşitlenerek bulunur. Ancak paralel robotlar hız düzeyindeki ileri ve ters kinematik çözümlerin dejenere olduğu hareket tekilliklerine ilaveten pozisyon tekilliklerine de sahiptir. Paralel robotlar alanında oldukça güncel bir araştırma konusu olan pozisyon tekillikleri işbu tezin konusunu teşkil etmektedir. Tezin amacı, RPRPR düzlemsel paralel robotun ileri kinematik pozisyon tekilliklerini incelemektir. Bu amaç doğrultusunda belirlenen temel hedefler söz konusu robotun konum seviyesindeki ileri kinematik çözümünün dejenerasyonlarını tetkik etmek ve pozisyon denklemlerindeki bu dejenerasyonların ileri kinematik hareket tekillikleri ve yüksek mertebeden tekillikler ile olan ilişkilerini ortaya koymaktır. RPRPR düzlemsel paralel robot için, her ileri kinematik pozisyon tekilliğinin aynı zamanda bir ileri kinematik hareket tekilliği olduğu ve dahası, her ileri kinematik hareket tekilliğinin aynı zamanda bir ileri kinematik pozisyon tekilliği olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, RPRPR düzlemsel paralel robotun herhangi bir Tip II tekilliğinin, robotun uç noktasının izlediği yolun eğimi bu tekillikte sıfırsa, yüksek mertebeden bir tekilliğe dönüştüğü gösterilmiştir. Parallel robots have plenty of remarkable advantages over serial robots. Highly accurate positioning capability and high payload-to-weight ratio are among the main ones. Unlike serial robots, however, singularities known as Type II occur in the forward kinematics solution of parallel robots. Singular configurations of parallel robots are classically found by setting the determinants of the two Jacobian matrices in the velocity-level kinematic equations to zero. However, parallel robots also have position singularities other than the motion singularities at which forward and inverse kinematic solutions at the velocity-level degenerate. Position singularities, being a quite current research topic of parallel robots, constitute the subject of this thesis. The purpose of the thesis is to study the forward kinematic position singularities of the RPRPR planar parallel robot. The main objectives set for this purpose are to examine the degenerations of the position-level forward kinematic solution of the robot and to reveal the relations of these degenerations in the position equations with the forward kinematic motion singularities and high-order singularities. It is shown for the RPRPR planar parallel robot that every forward kinematic position singularity is also a forward kinematic motion singularity, and moreover, every forward kinematic motion singularity is also a forward kinematic position singularity. It is also demonstrated that any Type II singularity of the RPRPR planar parallel robot transforms into a high-order singularity if the slope of the endpoint path is zero at that singularity.

Paralel robotlar, seri muadillerine kıyasla birtakım üstünlüklere sahiptir, ve bu nedenle sanayide yaygın bir şekilde kullanılırlar. Bu robotlara özgü Tip II tekillik problemi literatürde geniş ölçüde çalışılmıştır. Genel itibariyla gereken eyleyici kuvvetleri bu tekil konfigurasyonlar civarında sonsuza ıraksar, ve robotun kontrol edilebilirliği kaybolur. Tekilliklere karşı gürbüz dengeleme yöntemi Tip II tekilliklerden geçmek için geliştirilen en son metotlardan biridir. Literatürdeki hareket planlama yöntemleri istenen herhangi bir yörüngeyi takip etmede yardımcı olamaz, ancak tekilliklere karşı gürbüz dengeleme yöntemi ile bütün yörüngeler gerçeklenebilir. Bu tezde, tekilliklere karşı gürbüz dengeleme yöntemi, her bir bacağa birer tane sabitlenmek suretiyle, üç karşı ağırlık kullanarak 3-RPR düzlemsel paralel robotlara uygulanmıştır. Denge tasarım denklemi çıkarılmış ve karşı ağırlıkların uygun konumları analiz edilmiştir. Bu kapsamda iki teorem ve iki sonuç teoremi verilmiş ve ispatlanmıştır. Teorik olarak elde edilen sonuçlar sayısal örneklerle de doğrulanmıştır. Bu amaçla farklı dengeleme senaryoları incelenip biribiryle karşılaştırılmıştır. Dengeleme parametrelerinin robotun performansı üzerindeki etkisi, eyleyici kuvvetlerinin azaltılmasına dayanan bir performans indeksini baz alarak tartışılmıştır.--------------------Parallel robots offer a number of superiorities over their serial counterparts, and for this reason they are widely used in industry. Type II singularity problem that is characteristic to these robots has been studied extensively in the literature. In general, the required actuator forces grow unboundedly around these singular configurations, and controllability of the robot is lost around them. The singularity robust balancing method is one of the recent methods that has been developed for crossing Type II singularities. Motion planning methods in the literature cannot help to track an arbitrarily desired trajectory; however, by using this recent method, every trajectory is realizable. In this thesis, the singularity robust balancing method is applied to 3-RPR planar parallel robots by using three counterweights, each being fixed to one separate leg. The balance design equation is obtained and suitable loci of counterweights are analyzed. Two theorems and two corollaries are given and proved within this context. The theoretical findings are also validated through numerical examples. Different balancing scenarios are considered and compared for this purpose. The effects of balancing parameters on the performance of the robot are discussed by considering a performance index that is based on decreasing the actuator efforts.