Gripper mekanizmalı hexacopter yapısındaki döner kanat insansız hava aracının tasarımı ve incelenmesi
Design and study of a rotary winged unmanned aerial vehicle with hexacopter structure with gripper mechanism
Yazar: MUHAMMET AYDIN METİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KENAN ŞENTÜRK
İstanbul Gelişim Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
İnsansız hava araçları günümüzde askeri, tarım ve zirai, kargolama, haritalama ve fotoğrafçılık gibi alanlarda kullanılmaktadır. Bu alanlarda kullanılan hava araçları kumandalı ya da otonom bir şekilde hareket etmektedir. Bu tez çalışmasında özgün bir tasarım yapılarak hexacopter yapısında döner kanat insansız hava aracı 3B CAD programı olan Solidworks üzerinde tasarlanmıştır. Tasarım bittikten sonra ANSYS programı kullanılarak statik analiz kısmında deformasyon analizi, gerilme ve gerinim analizleri yapılmıştır. Analizlerden ve gerçek uçuş testlerinden elde edilen sonuçlar çerçevesinde tasarım da revizyon yapılıp imalatına başlanmıştır. Hexacopterin mekanik montajı için gerekli olan kanat, gövde ve iniş sistemini oluşturan parçalar hafif, mukavemeti ve korozyon dayanımı yüksek olan karbon fiber plaka ile karbon fiber borulardan imal edilmiştir. Elektronik ekipmanların ve imal edilen parçaların birleştirilmesi için gerekli olan parçalar 3B yazıcıdan basılmıştır. Gövde yapısını oluşturan alt ve üst gövde parçalarının birleştirilmesi için taşıyıcı parça olarak 304 kalite paslanmaz çelik malzemeden imal edilen 6 adet mil kullanılmıştır. Mekanik parçalar ile paralel olarak elektronik parçaların da montajı yapılmıştır. Oluşturulan bu sistemlerin birleştirilmesinde ağırlık merkezi göz önünde bulundurularak hava aracının montajına özen gösterilmiştir. Bu bütünleşik sistemin uçabilmesi için uçuş kontrolcüsü olarak Pixhawk 2.4.8 kullanılmıştır. 
Uçuş kontrolcüsü üzerinden motor, ESC (Electronic Speed Controller, Elektronik Hız Kontrolcüsü) kalibrasyonları, uçuş kontrolcüsünün kalibrasyonu ve GPS (Global Positioning System, Küresel Konumlama Sistemi) kalibrasyonu yapılmıştır. Uçuş kontrolcüsü üzerinden uçuş için gerekli modların ayarları yapılmıştır. Bu ayarların ardından uçuş testleri için gerekli hazırlıklar yapılıp uçuş testleri ve gerekli optimizasyonlar yapılmıştır.
Özgün olarak tasarlanmış olan hexacopter yapısındaki döner kanat insansız hava aracına entegre edilen tutucu sistem daha çok bilinen ismiyle gripper mekanizması hava aracına takılmadan önce dışarıda montajı yapılıp entegre edilmiştir. Bu işlemden sonra gripper mekanizması üzerindeki servo motorun pin kablosunun uçuş kontrolcüsüne bağlantısı yapılmıştır. Uçuş kontrolcüsü üzerinden kumanda üzerinde bulunan switchlerden birine ataması yapılarak gripper mekanizmasının kontrolü kumanda ile sağlanmıştır. Gripper mekanizması entegre edildikten sonra da uçuş testleri yapılıp iyileştirmeler üzerinde de durulmuştur.
Anahtar Kelimeler: Özgün tasarım, Analiz, 3B yazıcı, Hexacopter, Gripper mekanizması, Karbon fiber, PLA

Abstract:
Unmanned aerial vehicles are currently used in areas such as military, agriculture and agricultural, cargo, mapping and photography. Air vehicles used in these areas are controlled or autonomous. In this thesis, an original design was made and a hexacopter structure rotary wing unmanned aerial vehicle was designed on Solidworks, a 3D CAD programme. After the design was completed, deformation analysis, stress and strain analyses were performed in the static analysis section using ANSYS software. Within the framework of the results obtained from the analyses and real flight tests, revisions were made in the design and manufacturing was started. The parts of the wing, fuselage and landing system required for the mechanical assembly of the hexacopter were manufactured from carbon fibre plates and carbon fibre pipes with light weight, high strength and corrosion resistance. The parts required for the assembly of electronic equipment and manufactured parts were printed on a 3D printer. Six shafts made of 304 quality stainless steel material were used as carrier parts for joining the upper and lower body parts forming the body structure. Electronic parts were assembled in parallel with the mechanical parts. In the assembly of these systems, care was taken to assemble the aircraft by considering the centre of gravity. Pixhawk 2.4.8 was used as flight controller for this integrated system to fly. 
Engine, ESC (Electronic Speed Controller) calibrations, flight controller calibration and GPS (Global Positioning System) calibration were performed via the flight controller. The settings of the modes required for flight were made on the flight controller. After these settings, necessary preparations were made for flight tests and flight tests and necessary optimisations were performed.
The gripper system, more commonly known as the gripper mechanism, which is integrated into the rotary wing unmanned aerial vehicle in the hexacopter structure, was assembled and integrated outside before being attached to the aircraft. After this process, the pin cable of the servo motor on the gripper mechanism was connected to the flight controller. The control of the gripper mechanism was provided with the control by assigning it to one of the switches on the controller via the flight controller. 
After the gripper mechanism was integrated, flight tests were performed and improvements were also emphasised.
Keywords: Original design, Analysis, 3D printer, Hexacopter, Gripper mechanism, Carbon fibre, PLA