İki ayaklı yürüyen robot dinamiğinin deneysel ve teorik araştırılması
Experimental and theoretical research of biped walking robot dynamics
Yazar: TAŞKIN TEZ
Danışman: DOÇ. DR. HİLMİ KUŞÇU
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Son yıllarda hızla gelişen elektronik, bilgisayar, makine ve kontrol teknolojisiyle
birlikte, endüstride, tıpta, eğitimde, tarımda ve yaşamın tüm alanlarında robotik
çalışmalar büyük bir ivme kazanmıştır. Robotik çalışmalardaki artış ile birlikte, iki ayaklı
yürüyen robotların yürüyüşleri gittikçe insanların yürüyüşlerine benzemeye başlamış ve
iki ayaklı robotlar insan yürümesindeki göze hoş gelen harmoniyi sağlamaya
başlamışlardır. Özellikle, büyük otomotiv üreticileri ve ünlü bilişim firmaları robotik
çalışmalara destek vererek iki ayaklı yürüyen robotların gelişmesinde büyük rol
oynamışlardır.
Doğadaki diğer canlılar ile karşılaştırıldığında iki ayak üzerinde yürüme, insanın en
önemli özelliklerinde biri olup bu doktora tezinin en önemli kaynaklarından biri olmuştur.
Bu nedenle, bu çalışmanın amacı yapılan iki ayaklı yürüyen robotun hareketlerini insan
yürüyüşüne benzetmektir. Ayrıca, insan yürüyüşündeki matematiksel harmoni de en
önemli dayanaklarımızdan biri olmuştur.
Bu doktora tezi çalışmasında, iki ayaklı yürüyen robot yapmak için en son teknoloji
ürünü olan 12 adet akıllı servo motor kullanılmıştır. Bu servo motorlar, insan
bacaklarındaki eklemlerin yerine kullanılmıştır. İki ayaklı yürüyen robotun bileğinde 2
adet, dizinde 1 adet ve kalçasında 3 adet olmak üzere bir bacağında 6 DoF'a sahip bir
kinematik model geliştirilmiştir.
İnsan yürümesindeki matematiksel harmoniyi ortaya çıkarmak için değişik
katılımcıların yürüme analizleri yapılmış ve iki ayaklı robota uygulanmıştır. Ayrıca, iki
ayaklı yürüyen robot için yürüme deseni üretme algoritmalarından yararlanarak yeni
yürüme deseni oluşturuldu ve iki ayaklı yürüyen robota uygulayarak deneysel olarak
robotun hareketleri incelenmiştir.
Geliştirilen ve üretilen yürüme desenleri açık kaynak kodlu derleyicilerle
programlanıp, üzerinde mikrodenetleyici bulunan elektronik karta yükleyerek, robotun
eklemlerinde bulunan akıllı servo motorları bir harmoni içinde çalıştırarak insan gibi
yürüyen iki ayaklı robotun geliştirilmesi sağlanmıştır.

Abstract:
Robotic studies have gained a great momentum in all areas of life such as industry,
medical, education, agriculture along with the rapidly developing electronic, computer,
machine and control technologies in recent years. Walking of biped robots have
increasingly begun to look alike the walking of human with the increase in robotic studies
and the biped robots have begun to provide harmony pleasing to the eye in the walking
of human. In particular, large automotive producers and famous informatics companies
have supported robotic studies and in this way, they have played a major role in the
development of the biped walking robots.
When compared to other living creatures in nature, the biped walking is one of the
most important features of the human being, and it is one of the most important sources
of this doctoral thesis. Therefore, the aim of this study was to simulate the movements of
the human walking in the designed bipedal robot. Additionally, the mathematical
harmony in human walking has also become one of the most important fulcrums.
In this doctoral thesis, the 12 smart servo motors, which are state-of-the-art, were
used to produce the robot of biped walking. These servo motors were used in place of
joints in human legs. It was developed a kinematic model with a total of 6 DoFs on one
leg of the biped robot, including two DoFs on the wrist, one DoF on the knee and three
DoFs on the hip of the produced biped robot.
Walking analysis of the different participants were carried out to reveal the
mathematical harmony in the human walking and were applied to the biped robots.
Moreover, the new walking pattern was created by using the walking pattern generation
algorithms for the biped robot. It was applied to the biped robot then the motions of the
robot were examined experimentally.
Finally, the developed and generated walking patterns were loaded onto the
electronic card with the microcontroller, programming with open source code compilers.
Thereafter, the smart servo motors in the robotic joints were operated in harmony, and
the development of the biped robot walking like a human was provided.