Kompozit üretiminde delta manipülatör kullanımı: Yörünge planlamasının kuvvet üzerindeki etkileri
Usage of delta manipulator in composite production: Effects of trajectory planning on force
Yazar: EKREM AYAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDEM ARSLAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Robot denetim = Robot control ; Robot kinematiği = Robot kinematics ; Robot manipülatörleri = Robot manipulators ; Robot sistemleri = Robot systems ; Robotik = Robotics ; Yörünge planlaması = Orbit planning

Özet:
Kompozitler, yüksek mukavemet ve hafiflikleriyle üretimde yaygın olarak kullanılmaktadır. İmalatında el ile serim yönteminin zaman alıcı ve yoğun emek gerektirmesi nedeniyle otomatik elyaf yerleştirme (AFP) gibi gelişmiş üretim tezgâhları imalat süreçlerinde yaygınlaşmaktadır. AFP tezgâhlarında, kuvvet kontrolü oldukça önemlidir. Antropomorfik robotlar üzerine monte edilen baskı makaraları, yüzeye uygulanan kuvveti kontrol eder fakat kuvvet kontrolü, robot dinamiği, hareket yörüngesi, hızları gibi durumları yeterince dikkate almayan bağımsız kontrolörlerle gerçekleştirilmektedir, kullanılan gürültülü kuvvet sensörleri nedeniyle, veriler filtrelenmektedir ve bu durum, işlenen parça yüzeyinde uniform olmayan kuvvet dağılımlarına neden olabilmektedir. Delta robotlar, son yıllarda kuvvet odaklı uygulamalar için tercih edilmeye başlanmıştır. Bu tezde, delta robotların kompozit imalatında etkin şekilde nasıl kullanılabileceği incelenmiş, robotun kinematik, dinamik, kuvvet kontrol stratejileri ve yörünge planlama hesaplamaları detaylandırılmaya çalışılmıştır. Yörüngedeki değişimlerin robot-parça etkileşiminde oluşturacağı kuvvetleri simüle etmek için Matlab/Simmechanics simülatörü kullanılmıştır. Tutucu ucuna entegre edilen kuvvet sensörü kullanılarak üç farklı yörünge planlama algoritmasının dört farklı tarama hareketi üzerindeki performansları incelenmiştir. Bu analizde üç farklı parça yerleşimi dikkate alınmış ve algoritmaların kuvvet uniformluğu açısından performansları karşılaştırılmıştır. Bulgular, delta robot kullanımında yörünge planlamasında dikkat edilmesi gereken noktaları belirlemek için kullanılmıştır.

Abstract:
Composites are widely used in production due to their high strength and lightness. Since the manual laying method in manufacturing is time-consuming and labor-intensive, advanced production benches such as automatic fiber placement (AFP) are becoming widespread in manufacturing processes. In AFP machines, force control is very important. Pressure rollers mounted on anthropomorphic robots control the force applied to the surface, but force control is carried out with independent controllers that do not take into account situations such as robot dynamics, movement trajectory, speeds, etc. Due to the noisy force sensors used, the data is filtered and this situation causes non-uniformity on the surface of the processed part, may cause force distributions. Delta robots have started to be preferred for force-oriented applications in recent years. In this thesis, how delta robots can be used effectively in composite manufacturing has been examined and the kinematics, dynamics, force control strategies and trajectory planning calculations of the robot have been tried to be detailed. Matlab/Simmechanics simulator was used to simulate the forces that changes in orbit would create in the robot-part interaction. Using the force sensor integrated into the gripper tip, the performances of three different trajectory planning algorithms on four different scanning movements were examined. In this analysis, three different part placements were taken into account and the performances of the algorithms were compared in terms of force uniformity. The findings were used to determine the points to be considered in trajectory planning when using delta robots.