Tırmanan robotlar için fiber modellemesi ve karakterizasyonu
Fiber modelling and characterisation for climbing robots
Yazar: ERGÜL İLASLAN
Danışman: DR. ÖZGÜR ÜNVER
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Tırmanan robotlara olan ihtiyaç birçok problem tarafından tetiklenmektedir. Tırmanma ve dik yüzeylerde çalışma gibi yüksek risk taşıyan görevlerin insanlar tarafından yapılması insan hayatını tehlikeye attığı gibi yüksek maliyetler de gerektirmektedir.Örneğin tırmanılacak yüzey üzerinde kurulacak iskele vb. yapılar kurulması hem ek masraflara sebep olmakta hem de zaman kaybına yol açmaktadır. Bu nedenlerle tırmanan robotlar kendilerine verilen görevleri çok daha düşük maliyetlerle, çok daha kısa zamanda, iskele vb. yapılar kurulmasına gerek kalmadan yerine getirebilirler.Mühendislerin tüm çabalarına rağmen henüz doğadaki boyutta, hiyerarşik yapıda ve yapışma kuvvetinde olabilen sentetik fiberler üretilememiştir. Ancak fiber üretimi konusunda önemli adımlar atılmıştır. Tırmanan robotlarda fiber şeklinde yapıların kullanılma sebebi; yüzey pürüzlülüğüne daha iyi uyum sağlayıp, bireysel yapışkanlığı arttırmak ve fiberlerde oluşan kir biriktirme/tozlanmayı en düşük seviyeye indirgemektir.Bu tezde; tırmanan robotlarda kullanılacak olan fiberlerden azami yapışma kuvveti elde edilebilmesi için fiber çapını, boyunu, fiberler arası uzaklığı modelleyerek nümerik olarak optimize edilmesi, fiber malzemesinin seçilmesi, fiberlerin diziliş konfigürasyonunun modellenmesi, modellere göre üretilmiş fiberlerin karakterizasyonu için deney düzeneği kurulması, modele göre optimize edilmiş fiberlerin basınca bağlı yapışkanlıklarını testlerinin gerçekleştirilmesi ve modellerdeki değerlerin deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Fiberlerin yüzey alanını arttırmak amacıyla tırmanan robotlarda kullanılabilecek sünger tekerleğin modellemeleri ve testleri yapılmıştır. Ek olarak, rijit bir tekerlekden elde edilecek adezyon kuvvetini hesaplamak için rijit teker adezyon modeli tasarlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Tırmanan robot, fiber modelleme, adezyon, yapışma.

Abstract:
The neccesity to climbing robots is triggered by many problems. High risk involved works which are carried out by humans require high cost and risk of human?s life. For example building climbing stages and similar structures require high cost and causeloss of time. For these reasons, climbing robots carry out these tasks assigned to them with a lower cost in less time without building any stages.Although engineer?s strong efforts, fibers haven?t been produced with the same adhesion force and the hierarchical structures as in the nature but important steps have been taken about fabrication of fibers. The reasons of using fibers for climbing robots are; increasing individual adhesion force with the help of adapting to rough surfaces and minimizing the dirt collection of fibers.In this thesis; subjects such as fiber length, fiber diameter and distance between fibers are optimized with numerical modelling, fiber material is defined and fibers arrangement configuration is optimized. Test setup has been made for testing the adhesion performance of fibers. Fiber?s adhesion tests are performed regarding to the preload and results are compared with the models. Modelling and tests are made for foam wheels which can be used to increase fiber contact area on the robot wheels. In addition, adhesion model for a rigit wheel is designed to find out the acquired adhesion force from a rigid wheel.Key Words: Climbing robot, fiber modelling, adhesion, adherence