Titreşime dayalı hareket eden çok bacaklı robotik ilerleme mekanizmasının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of vibration-based multi legged robotic locomotion mechanism
Yazar: AYŞE KAHRAMAN
Danışman: DOÇ. DR. MURAT REİS
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada ilerleme için, ince kıl şeklinde ayakları olan PLA malzemesinden içi boş olarak üretilmiş olan robotun doğal titreşim davranışını kullanan, mikro canlıların suda ve karadaki ilerlemesine benzer bir hareket mekanizması tanıtılmaktadır. Konsol kiriş şeklinde modellenebilen ayaklı robot, güneş paneli yardımıyla mikro titreşim motorunu harekete geçirerek titreşim ile ortaya çıkan yüzme hareketi, analitik hesaplamalar ve deneyler yardımıyla doğrulanmıştır. Basit bir mikro titreşim motoru yardımıyla doğal frekansta titreşime zorlanan kıl şeklinde ayakları olan bir mikro amfibik robot, sıvı içerisinde dalgalanan bir kanat gibi itici bir kuvvet oluşturmakta ve bu yolla kirişin yönelimine bağlı olarak belirlenen yönlerde sıvı içerisinde ilerleme hareketi sağlanmaktadır. Aynı şekilde titreşim ile elastik uzuvlar bir arada kullanılarak karada ilerleme hareketi göstermektedir. Bu sayede yenilikçi ve düşük enerji tüketim değerine sahip bir ilerleme mekanizmasının geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Kirişin doğal frekansına ve ilerleme performansına etki eden kiriş boyu ve açısı gibi tasarım değişkenlerinin etkileri farklı test prototipleri üzerinde deneysel olarak incelenmiştir. Robotun farklı yönlerde ilerlemesi ve kendi ekseni etrafındaki dönme hareketi güneş paneli üzerine bağlı bunan titreşim motoru ile sağlanabilmektedir. Deneysel sonuçlar, önerilen yaklaşımın ve tasarımın uygulanabilirliğini göstermiştir. Çalışmada tanıtılan ilerleme mekanizması, yön kontrolü ve düşük enerji tüketim özellikleri ile mikro amfibik robotik uygulamalarında kullanım potansiyeline sahiptir.

Abstract:
In this study, a movement mechanism similar to the progress of micro-livings in water and on land is introduced, using the natural vibration behavior of the robot, which is made of hollow PLA material with thin bristle feet. The legged robot, which can be modeled as a cantilever beam, activates the micro-vibration motor with the help of the solar panel, and the swimming motion that occurs with vibration has been verified with the help of analytical calculations and experiments. A micro amphibious robot with bristle-shaped feet, which is forced to vibrate at natural frequency with the help of a simple micro-vibration motor, creates a repulsive force like a flapping wing in the liquid, and in this way, the movement of progress in the liquid is provided in the directions determined depending on the orientation of the beam. In the same way, by using vibration and elastic limbs together, it shows forward motion on land. In this way, it is aimed to develop an innovative and low energy consumption progress mechanism. The effects of design variables such as beam length and angle, which affect the beam's natural frequency and propagation performance, are experimentally investigated on different test prototypes. The progress of the robot in different directions and the rotational movement around its own axis can be provided by the vibration motor attached to the solar panel. Experimental results demonstrated the feasibility of the proposed approach and design. The advance mechanism introduced in the study has the potential to be used in micro amphibious robotics applications with its directional control and low energy consumption features.