Tekerlek ve palet arası dönüşebilen hareket sistemi geliştirilmesi
Development of movement system that reconfigurable wheel track
Yazar: TUĞBA BOZKURT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERTUĞRUL ÇETİNSOY
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
TEKERLEK VE PALET ARASI DÖNÜŞEBİLEN HAREKET
SİSTEMİ GELİŞTİRİLMESİ
Fabrikalarda malzeme, askeri sahada mühimmat ve yaralı asker nakli, bedensel
engellilerin ve ameliyat sonrasında hastaların mobilizasyonu, arama kurtarma
çalışmalarında yaralı, ölü ve malzeme taşınması ve bölge taraması alanlarında hem
arazi hem de yol şartlarında ilerleyebilen robotların kullanımı günümüzde
yaygınlaşma potansiyeline sahiptir. Palet ayak ağır arazi şartlarında patinaj ve batmaya
karşı emniyet sağlamasına rağmen yüksek enerji tüketimine neden olmaktadır.
Tekerlek ise hızlı seyir ve düşük enerji tüketimi sunmasına rağmen sert zemin dışında
sağlıklı ilerleyememektedir. Palet ayak ve tekerleği kombine eden melez tahrik sistemi
tasarımları, hedeflenen tüm şartlarda en efektif seyrin sunulması için üzerinde çalışılan
bir araştırma konusudur. Bu tez çalışması kapsamında mobil robotlar için palet
ayak/tekerlek melezi bir mekanizma geliştirilmiştir. Robot sert zeminde giderken
tekerleğe, merdiven çıkarken ve engebeli arazide giderken palet ayağa dönüşen melez
tahrik sistemine sahiptir. Önerilen bu sistem 4 çeyrek dairenin eklemli olarak birbirine
bağlanmasıyla oluşur. Bu 4 çeyrek daire eklemlerinden kırılarak yassılaştığı zaman
palet ayağa, kırılmadan en açık haline geldiği zamansa tekerleğe dönüşür. 4 çeyrek
dairenin kırılarak yassılaşmasıyla açık hali arasındaki geçişi robot gövdesine
montajlanmış bir DC motordan çekme gücü alan ve eklemlerden oluşan tel çekme
mekanizması ile sağlanmaktadır. Tekerlek/palet ayak mekanizması tekerlek modunda
olduğu sürece tel, üzerinde yüksek kuvvet bulundurmak ve böylece gergin olmak
zorundadır. Palet ayak modunda ise telin gerilmesine gerek yoktur. Sistem palet ayak
modundayken çeyrek dairelerin yüzeyinde akan kayış tekerlek modundayken yüzeye
sabit bir kaplama olarak davranmaktadır. Bu tasarımda literatürde bulunan çoğu
örnekte görülen ve dayanıklılığı çok azaltan, şekil değiştirebilen (uzayıp kısalabilen)
kayışa gerek bulunmamaktadır. Bu sayede yapılmış bu tasarım daha uzun ömürlü ve
güvenilir olmaya adaydır. Robot gövdesinden gelen hareket şaftı sistemin
merkezindeki güneş dişlisini çevirmektedir. Palet ayak modundayken, güneş dişlisi
kendisine sürekli kenetli olan 4 dişli çarkı çevirmekte, bu 4 dişli çark ise kayışın
ilerlemesini sağlamaktadır. Kayışın tekerlek ve palet ayak modunda kayış yuvasından
çıkmaması için çeyrek dairelerin arasına destek kanallar eklenmiştir. Palet ayak
modundan tel mekanizmasıyla çekilerek tekerlek moduna geçişte sağ ve sol uçtan
v
merkeze doğru yaklaşan ve gergi çarklarını taşıyan, üzerinde güneş dişlisinin karşılığı
olarak dişler bulunduran çerçeve güneş dişlisine dişlerini geçirdiği için güneş dişlisi
ile 4 çeyrek daire birbirine kenetlenmiştir. Bu şekilde tüm tekerlek güneş dişlisiyle
beraber dönmeye başlamıştır.

Abstract:
DEVELOPMENT OF MOVEMENT SYSTEM THAT
RECONFIGURABLE WHEEL TRACK
The use of robots that can navigate both land and road conditions in the areas of
materials in factories, ammunition and wounded soldiers in the military field,
mobilization of physically disabled people and patients after surgery, transportation of
the wounded, dead and materials in search and rescue operations, and area scanning
has the potential to become widespread today. Although the track provides safety
against skidding and sinking in heavy terrain conditions, it causes high energy
consumption. Although the wheel offers fast travel and low energy consumption, it
cannot move smoothly except on hard ground. Hybrid drive system designs that
combine tracks and wheels are a research topic to provide the most effective navigation
under all targeted conditions. Within the scope of this thesis study, a track/wheel
hybrid mechanism has been developed for mobile robots.
The robot has a hybrid drive system that turns into wheels when traveling on hard
ground and tracks when climbing stairs and over rough terrain. This proposed system
is formed by connecting 4 quadrants jointly. When these 4 quadrant joints are broken
and flattened, and when it becomes open without breaking, it turns into a wheel. The
transition between the 4 quadrants being broken and flattened and the open state is
provided by a wire drawing mechanism consisting of joints, which receives pulling
power from a DC motor mounted on the robot body. As long as the wheel/track
mechanism is in wheel mode, the wire must have high force on it and thus be tense. If
the track mode, there is no need to tension the wire.When the system is in track mode,
the belt running on the surface of the quadrants acts as a fixed coating to the surface
when in wheel mode. In this design, there is no need for a belt that can change shape
(lengthen or shorten) as seen in most examples in the literature and which greatly
reduces durability. In this way, this design is likely to be longer lasting and reliable.
The motion shaft coming from the robot body turns the sun gear in the center of the
system. When the mechanism is in track mode, the sun gear turns the 4 gear wheels
that are constantly engaged with it, and these 4 gear wheels ensure the advancement
of the belt. Support channels have been added between the quadrants to prevent the
belt from coming out of the belt slot in wheel and track mode. As the mechanism is
vii
pulled from the track mode to the wheel mode by a wire mechanism, the frame
approaches the center from the right and left ends and carries the tension wheels, and
has teeth on it as the counterpart of the sun gear, and engages its teeth on the sun gear,
thus the 4 quadrants are interlocked with the sun gear. In this way, the entire wheel
started to rotate with the sun gear.