Stewart platformu tasarımı
Design of the Stewart platform
Yazar: BURAK ULAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Sistem Dinamiği ve Kontrol Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Stewart mekanizması = Stewart mechanism

Özet:
Sanayide ve çeşitli sektörlerde seri manipülatörlere göre daha az kullanım alanı bulan paralel manipülatörler yer aldıkları uygulamalarda kesin bir üstünlüğe sahiptirler. Bu üstünlük paralel mekanizmaların seri manipülatörlere göre daha yüksek rijitliğe, yük/ağırlık oranına ve konumlandırma hassasiyetine bağlı olarak ortaya çıkmaktadır.Yüksek rijitliği ve dolayısı ile yüksek doğal frekansı sebebi ile titreşim simülatörü olarak tercih edilmektedirler. Yük/ağırlık oranının seri manipülatörlere göre yüksek olmasından dolayı büyük kütlelerin yüksek ivmeler ile hareket ettirilmesine olanak sağlamaktadırlar. Bu yüzden taşıt veya uçak simülatörlerinde hareket platformu görevini üstlenirler. Kapalı birer kinematik zincir olmalarından dolayı birbirinden bağımsız olan uzuvların hataları uç elemanına doğru kümülatif olmayan bir şekilde aktarılır. Seri manipülatörlerde ise uzuvların hataları uç elemanına doğru toplanarak etki etmektedir. Bu özelliği paralel robotların hassas malzeme işleme veya montaj işlerinde yer almasını sağlamaktadır.Bu çalışmada paralel manipülatörlerin belirlenen tasarım kriterlerini karşılayacak şekilde tasarlanması amacıyla kullanılabilecek yöntemler araştırılmıştır. Bu yöntemlerin çalışma uzayı, geometrik boyutlar ve uç elemanının taşıyabileceği yüke bağlı eyleyici kuvvetlerinin belirlenmesi amacıyla kullanılabilmesi için takip edilebilecek bir prosedür geliştirilmiştir.Çoklu gövde dinamik benzetimlerine alternatif olacak bir matematiksel model oluşturularak, iki sistemin davranışları çıkışlar üzerinden karşılaştırılmıştır. Çıkışların birbiri ile uyumlu olduğu gözlenmiş ve son olarak sistemin yük ve ivme sınırları tespit edilmiştir.

Abstract:
Parallel manipulators which are less commonly used than serial counterparts in several industries, show definitely better performance in their application areas. This advantage rises from the rigidity, load/weight ratio and sensitivity of positioning of the parallel manipulators.They are utilized in vibration simulators due to their high natural frequency which is caused by the rigidity. Because of their higher load/weight ratio, they are also used in vibrating huge masses with increased accelerations. Thus they are suitable as a motion platform for vehicle and aeroplane simulator applications. Since the parallel manipulators consist of a closed loop kinematic chain, the independent errors of each link affect the end effector in a non-cumulative way. However, these errors are accumulated in serial manipulators. This feature makes parallel robots ideal for low tolerance machining and assembly processes.In this thesis, the methods which can be applied to the design of parallel manipulators according to the design criteria are investigated. A design procedure is developed in order to use these proper design methods such that defininig the workspace, geometric dimensions, and actuator forces which depends on the load supported by the end effector.Multi body dynamics simulation outputs are compared to the outputs which are obtained from a mathematical model proposed in this thesis. Comparison results show satisfactory correlation. In addition, the acceleration and weight limits of the system are also determined.