Rijit-elastik uzuvlu bir robot manipülatörün dinamik modellemesi ve titreşim analizi
Dynamic modeling and vibration analysis of a rigit-flexible robot manipulator
Yazar: ÜMİT ÖNEN
Danışman: DOÇ.DR. FATİH MEHMET BOTSALI
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2004
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
ÖZET Yüksek Lisans Tezi RİJİT - ELASTİK UZUVLU BİR MANİPÜLATÖRÜN DİNAMİK MODELLENMESİ VE TİTREŞİM ANALİZİ Ümit ÖNEN Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Anabilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Fatih Mehmet BOTSALI 2004, 70 Sayfa Jüri: Prof. Dr. Ziya ŞAKA Doç. Dr. Fatih Mehmet BOTSALI (Danışman) Yrd. Doç.Dr. Arif ANKARALI Bu çalışmada birbirine döner mafsallarla bağlanmış biri rijit, diğeri esnek iki çubuktan oluşan bir robot manipülatörün dinamik analizi yapılarak esnek elamanın pasif titreşim kontrolü için uygun tahrik torku biçimi ve sistem parametrelerinin uygun değerleri araştırılmıştır. Manipülatörün yatay düzlem üzerinde hareket ettiği kabul edilmiştir. Elastik eleman Euler-Bernoulli çubuğu olarak alınmıştır. Dinamik model oluşturulurken rijit elemanı yere bağlayan döner mafsal ile elastik çubuğu rijit çubuğa bağlayan döner mafsalın kütlesi göz önüne alınmıştır. Robotik sistemlerde sıkça karşılaşılan bir durum olarak elastik elemanın ucunda bir uç kütle olduğu kabul edilmiştir. İlk olarak Lagrange hareket denklemi kullanılarak robot manipülatörün dinamik modeli oluşturulmuştur. Dinamik model, doğrusal olmayan bir kısmi diferansiyel denklem takımı olarak elde edilmiştir. Elde edilen modelin çözümü amacıyla Kabul Edilmiş Modlar (Assumed Modes) yöntemi kullanılmıştır. Kısmi diferansiyel denklem takımı molarak elde edilen dinamik model, Kabul Edilmiş Modlar yöntemi kullanılarak doğrusal olmayan adi diferansiyel denklem takımına dönüştürülmüştür. Elde edilen doğrusal olmayan adi diferansiyel denklem takımının sayısal çözümü 4. mertebeden Runge Kutta yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Ele alman robot manipülatörün zaman cevabı için sayısal simülasyonlar yapılarak manipülatörün pasif titreşim kontrolünü sağlamak üzere sistem parametreleri ve tahrik torkunun uygun değerleri araştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Robot, robot manipülatör, esnek elemanlı robot, elastik elemanlı robot, titreşim analizi, robot titreşim analizi, pasif titreşim kontrolü, kabul edilmiş modlar iv

Abstract:
ABSTRACT Master Thesis DYNAMIC MODELLING AND VIBRATION ANALYSIS OF A RIGID FLEXIBLE ROBOT MANIPULATOR Ümit ÖNEN Selçuk University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Fatih Mehmet BOTSALI 2004, 70 Pages Jury: Prof. Dr. Ziya ŞAKA Assoc. Prof. Dr. Fatih Mehmet BOTSALI Assist. Prof.Dr. Arif ANKARALI Dynamic analysis of a robot manipulator consisting of a rigid link and a flexible link is studied in this thesis. The links are connected to each other by using a revolute joint. Appropriate form of input torques and appropriate system parameters are investigated for passive vibration control of the flexible link. It is assumed that manipulator moves in horizontal plane. The flexible link is assumed as an Euler-Bernoulli beam. The mass of revolute joints between the base and the rigid link and rigid link and the elastic link are taken into consideration. As often seen in robotic system a tip mass is attached the end of the flexible link. As a first step, Lagrange's equation of motion is applied in order to obtain the dynamic model of the system. The dynamic model came out to be a set of non linear partial differential equations. The dynamic model is converted into a set of nonlinear ordinary differential equations by using Assumed Modes Method. The nonlinear system equations are solved by using fourth order Runge-Kutta method. Inorder to achieve passive vibration control, time response of the robot manipulator for various system parameters and input torques are obtained and discussed. Key Words: Robot, robot manipulator, flexible link robot, elastic link robot, vibration analysis, vibration analysis of robots, passive vibration control, assumed modes. VI