Uzaysal paralel robotlarda ardışık kuadratik programlama tabanlı çok parametreli kinematik tasarım optimizasyonu
Multi-parameter kinematic optimization of spatial parallel robots by sequential quadratic programming
Yazar: CENK ERYILMAZ
Danışman: PROF. DR. VASFİ EMRE ÖMÜRLÜ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Teorisi ve Kontrol Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Optimizasyon = Optimization

Özet:
Farklı yapısal konfigürasyondaki paralel robotik sistemler (PRS) ile ilgili birçok araştırma vardır. En popüler olanı bu tezde de kullandığımız iyi bilinen Stewart Platform (SP) mekanizmasıdır. Bir paralel robot sistemi tasarlarken tekil konfigüsasyonlardan kaçınıp erişilebilir çalışma uzayını maksimize etmek için kinematik parametreleri belirlemek çok önemlidir. 
İlgili literatürlerde GCI/LCI (Global koşul /Yerel koşul) indeksi mekanizmanın becerikliliği hakkında fikir verirken genellikle en çok kullanılan performans indeksleridir. Genetik algoritma (GA), kontrollü rastgele araştırma (CRS), parçacık sürü optimizasyonu (PSO) gibi optimizasyon metotları literatürde mevcuttur.
Biz bu tezde farklı olarak, 6-DOF 3x3 UPU SP'nin kinematik parametrelerini optimize etmek, maksimum çalışma uzayını minimum koşul sayılarıyla sağlamak için ardışık kuadratik programlama (SQP) metodunu kullandık. Sonuçları iç noktalar yöntemiyle karşılaştırdık. Sabit ve hareketli platformun yarı çapları ile birlikte bacak uzunlukları çok amaçlı optimizasyon probleminin optimize edilecek parametreleri olarak seçilmiştir. Böylelikle optimizasyon farklı aşamalarda her seviyede optimize edilerek kinematik parametre sayısı arttırılarak gerçekleştirilmiştir. Geliştirmiş olduğumuz optimizasyon algoritmaları farklı sayıdaki kinematik parametreler için kullanılabilir olması açısından çalışmaya özgün bir değer katmıştır.  Sonuç olarak üç grup kinematik parametreyi aynı anda SQP tekniğini kullarak optimize ederek ve sonuçları iç noktalar yöntemiyle karşılaştırarak PRS için en iyi sonuçları sunduk.

Abstract:
There are many researches about parallel robotic systems (PRS) with various structural configurations. The most popular one is well known as Stewart Platform Mechanism (SP) which is the current subject in this thesis. While designing a PRS, determining kinematic parameters is very important in order to maximize reachable workspace while avoiding singular configurations.
In related literature, GCI/LCI (Global Condition Index/Local Condition Index) are commonly used performance indexes which give an idea about dexterity of a mechanism. Optimization methods like Genetic Algorithm (GA), Controlled Random Search (CRS), Particle Swarm Optimization (PSO) are present.
In this research differently, we used Sequential Quadratic Programming (SQP) method to optimize kinematic parameters of a 6-DOF 3x3 UPU SP in order to reach maximum workspace satisfying small condition numbers. We compared the results with interior point methods. The radius of mobile and base platforms, and also leg lengths are chosen to be kinematic parameters to be optimized as a multi-objective optimization problem. Thus, optimization is performed at different stages increasing the number of optimized kinematic parameters at each level. The optimization algorithms that we have developed have added value to the study because they can be used for a different number of kinematic parameters. Finally, optimizing three groups of kinematic parameters at once by using SQP technique and comparing with interior point method presented the best results for the PRS.