Robot manipülatörlerde optimizasyon yöntemleri ile ters kinematik analizi
Inverse kinematics analysis of robotic manipulators with optimization methods
Yazar: BİLAL ÖZAK
Danışman: PROF. DR. ŞAHİN YILDIRIM
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Metasezgiseller = Metaheuristics ; Ters kinematik = Inverse kinematics

Özet:
Bu tez çalışmasında robotik alanında önemli bir yeri olan ters kinematik probleminin çözümü ve robot yörünge takip sistemi yaklaşımı ile hibrit bir metasezgisel optimizasyon algoritması önerilmiştir. Önerilen hibrit algoritmada, Politik Optimize Edici algoritması seçim kampanyası mekanizması Adli Tabanlı Soruşturma algoritmasına entegre edilerek keşif yeteneğini kaybetmeden yakınsama yeteneği arttırılmıştır. Adli Tabanlı Seçimli Soruşturma algoritması olarak isimlendirilen bu algoritmanın literatürde yaygın olarak kullanılan kıyaslama fonksiyonlarındaki ve ters kinematik probleminin çözümündeki performansı karşılaştırmalı olarak analizi yapılmıştır. Buna ek olarak metasezgisel algoritmalar kullanarak robot yörünge takip sistemi yaklaşımı sunulmuştur. Bu yaklaşıma uygun bir uygunluk fonksiyonu tasarımı yapılmış ve simülasyon çalışmaları ile etkinliği test edilmiştir.  Yörünge takip yaklaşımı önerilen algoritma ile matematiksel olarak çözülerek farklı robot manipülatörler için yörünge takip simülasyonları yapılmış ve oldukça başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Son olarak kıyaslamalı testleri yapılarak ve önerilen algoritmanın başarısı sunulmuştur. Çalışmanın en temel amacı ters kinematik problemini hızlı ve doğru bir şekilde çözebilmektir. Bu amaçla zor problemlerde etkili iki farklı algoritmanın iyi yönleri birleştirilerek etkin bir hibrit algoritma tasarlanmıştır.

Abstract:
In this thesis, a hybrid metaheuristic algorithm and robot trajectory tracking system approach are proposed with the solution of the inverse kinematics problem, which has an important place in the field of robotics. The proposed hybrid algorithm, the Political Optimizer algorithm, the election campaign mechanism is integrated into the Forensic Based Search algorithm, increasing the exploitation ability without losing the exploration ability. The performance analysis of this algorithm, which is called the Forensic Based Search algorithm with Selection Mechanism, was made with the comparison functions commonly used in the literature and comparatively analyzed for the solution of the inverse kinematics problem. In addition, a robot trajectory tracking system approach is presented using metaheuristic algorithms. A fitness function design in accordance with this approach has been made and its effectiveness has been tested with simulation studies. The trajectory tracking approach was solved mathematically with the proposed algorithm and trajectory tracking simulations were made for different robot manipulators and very successful results were obtained. Finally, a comparative trajectory tracking approach tests were conducted, and the success of the proposed algorithm was presented. The main aim of the study is to solve the inverse kinematics problem quickly and accurately. For this purpose, an effective hybrid algorithm is designed by combining the good aspects of two different algorithms that are effective in difficult problems.