Dört bacaklı mobil robot tasarımı ve kesir dereceli PID ile denetimi
Four-legged mobile robot design and control with fractional PID
Yazar: ABDULKADİR HANBAY
Danışman: DOÇ. DR. CAFER BAL
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Bacaklı robotlar = Legged robots ; Hareketli robotlar = Mobile robots

Özet:
Mobil robotlar, herhangi bir yere sabit olmadan üzerlerindeki sensörler vasıtasıyla karşısına çıkan engelleri algılayan, geliştirilen algoritma ve kontrol yöntemleriyle kendi başlarına öğrenme yeteneklerine sahip olmasından dolayı insan hayatını kolaylaştıran ve birçok alanda tercih edilen bir robot türüdür. Mobil robot kontrolünde başarılı sonuçlar elde etmek için matematiksel modelinin elde edilmesi ve uygun kontrol yönteminin seçilmesi gerekir.
Bu tez çalışmasında, dört ayaklı iki serbestlik derecesine sahip mobil robotun kinematik ve dinamik denklemleri elde edilmiştir. Dört ayaklı mobil robotun, kinematik ve dinamik denklemleri elde edildikten sonra dört ayaklı mobil robotun kontrolünde kullanılacak olan kesir dereceli kontrol yöntemi ele alınmıştır. Ele alınan kesir dereceli kontrol yöntemi ile dört ayaklı mobil robotun yörünge kontrolünde kullanılacak olan DC motorun hız kontrolü gerçekleştirilmiştir. DC motorun, hız kontrolü gerçekleştirildikten sonra dört ayaklı mobil robotun katı model tasarımı Solidworks programından faydalanılarak gerçekleştirilmiştir. Solidworks programından katı model tasarımı gerçekleştirilen dört ayaklı mobil robotun, yörünge kontrolünü gerçekleştirmek için katı model tasarımı MATLAB ortamına aktarılmıştır. Elde edilen kinematik denklemler kullanılarak dört ayaklı mobil robotun yörünge kontrolü, MATLAB programından yararlanılarak kesir dereceli PID kontrol yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Ayrıca klasik PID kontrol yöntemi ile kesir dereceli PID kontrol yöntemi karşılaştırılmıştır ve kesir dereceli PID kontrol yöntemiyle tasarlanan sistemin belirlenen yörüngeyi daha az hatayla takip ettiği ve daha başarılı sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Böylelikle Kesir dereceli PID kontrol yöntemiyle tasarlanan sistemin daha verimli çalıştığı gösterilmiştir.

Abstract:
Mobile robots are a type of robot that makes human life easier and is preferred in many areas, as it detects obstacles through sensors on them without being fixed to any location, and has the ability to learn on its own with the developed algorithms and control methods. To obtain successful results in mobile robot control, a mathematical model must be obtained and the appropriate control method must be selected. In this thesis , the kinematic and dynamic equations of a four-legged, two-degree-of-freedom mobile robot were obtained. After the kinematic and dynamic equations of the four-legged mobile robot were obtained, the fractional order control method to be used in the control of the four-legged mobile robot was discussed. With the fractional order control method considered, the speed control of the DC motor, which will be used in the orbit control of the four-legged mobile robot, was achieved. After the speed control of the DC motor was carried out, the solid model design of the four-legged mobile robot was carried out using the Solidworks program. The solid model design was transferred to the MATLAB environment to realize the trajectory control of the four-legged mobile robot, whose solid model design was made in the Solidworks program. Using the obtained kinematic equations, the trajectory control of the four-legged mobile robot was carried out by the fractional PID control method using the MATLAB program. In addition, the classical PID control method was compared with the fractional order PID control method, and it was observed that the system designed with the fractional order PID control method followed the determined trajectory with less error and gave more successful results. Thus, it has been shown that the system designed with the fractional order PID control method works more efficiently.