Paralel Robot Mekanik tasarımı basit olarak sabit bir platformun üzerinde mobil bir platformu XYZ eksenlerinde hareket ettirmeyi amaçlar. Bunu sağlamak için aktüatörler aralarında eş açılar bulunacak şekilde sabit platformda sabitlenir. Kollar ise iki ana bölümde oluşur. İlki aktüatörün shaftına sabitlenir ve tek bir link şeklindedir. İkinci olarak 4-bar mekanizmasıdır.
Bu mekanizmanın bi ucu aktöatöre bağlanan linke diğeride mobile platforma bağlanır. Bağlantı noktaları ball jointler ile yapılmalıdır. Çünkü bağlantı noktaları 3 serbestlik derecesi ile hareket etmelidir. Diğer kollar için de aynı şekilde bağlantı yapıldığında mobil platform sabit platforma göre sadece 3 aktuatördeki rotational hareket sayesinde XYZ eksenlerinde trasnlational hareket edebilmektedir. Bu hareket şekli 4 kollu paralel robotlar içinde geçerlidir fakat 4 kollu paralel robotta 4 serbestlik derecesi olduğundan 4.serbestlik derecesi mobil platformun döndürmek için kullanılır. 3T1R olarak tanımlanabilir.
Aktuatöre bağlanan linke “kol” kol ile mobil platform arasına bağlanan 4-bar mekanizmasına ise “uzuv” denilebilir. Robot temel olarak 4 anaparçadan oluşur. 1-sabit platform, 2-kollar, 3-uzuvlar, 4-mobil platform.
Paralel Robot Mekanik Tasarımı
Delta robot tasarımında kol uzunluğu, uzuv uzunluğu, kolların dönme eksenlerinin robotun sabit platformunun merkezine olan uzaklığı aynı şekilde mobil platformun merkezinin uzuvların bağlantı yerlerine olan uzunlukları robotun çalışma uzayının boyutunu belirlemekle birlikte optimum değerler seçilerek moment ve hız konusunda daha iyi sonuçlar alınabilir.
3 kollu delta robotun mobil platformuna motor takılarak 4.serbestlik derecesi elde edilebilir. 4 kollu delta robotlarda ek motora gerek yoktur, çünkü mobil platform 4 parçadan oluşur. Tıpkı bir 4-bar mekanizma gibi hareket eder ve rack and pinion denilen bir mekanizmayı içinde barındırır. Bu şekilde 2 kol ve diğer 2 kol aynı eksende farklı yönlere hareket ettiği zaman pinion dişlisine bağlı olan end-effector 4.serbestlik derecesi olan dönme hareketini yapar. Bu işlemin matematiksel yapısı çok komplekstir. Buda robotun kontrolünü zorlaştırarak ona bir dezavantaj kazandırır.
Paralel Robot Mekanik Glipper Tasarımı
Delta Robotun Avantajları
1. Yüksek hızlanma ve yavaşlama yeteneği
2. Robotun boyutundan daha geniş çalışma alanı
3. Dar alanlara entegre edilerek çalışma
4. Posizyonlama ve yüksek hassasiyet
5. Düşük atalet momenti
6. İmalat kolaylığı
Delta Robotun Dezavantajları
1. Düşük yükleme kapasitesi
2. Kompleks kinematik
3. Kontrol zorluğu
Paralel Robot Mekanik Kinematiğinin çıkarılması
Kinematik denklem robotun kontrolü sağlamak için çıkarılan matematiksel bir denklemdir. İleri kinematik ve ters kinematik olarak ikiye ayrılır. İleri kinematik denklemde biz robotun kol açılarını gireriz ve robotun end-effectorünün nerede olucağını bize verir. Ters kinematik ise bunun tam tersidir. End-effectörünün gireriz buna göre kol açılarının ne olması gerektiğini bize hesaplayıp verir.
Paralel Robot Mekanik kinematiğinin çıkarılması için Denavit-Hartenberg yöntemi veya trigonometrik yöntem kullanıbilir. Ben uygulamanda Prof. Paul Zsombor-Murray nin trigonometric yöntemini kullandım. Robotun ters kinematiğini bulmak için robotun end-effectorunun xyz koordinatını bilinmesi gerekmektedir. Bu nokta ile biz kolun çalışma düzlemine kaydırarak o düzlemde ve kenarı kolun ucundan geçen bir daire çizmiş oluruz. Bu dairenin merklezi bellidir. İkinci bir daire olarakta kolun çizdiği daireyi tanımlarız. Bu daireninde merkezi sabit platformda olduğu için sabittir ve bellidir.
Elimizde merkezleri bilinen iki daire olduğu için daire-daire kesişme formülü gerekli çözümleme yapılarak kol açısını kolayca bulabilir. Fakat burada iki çözüm vardır biri negetif diğeri pozitif. Bunuda çözümleme yaptığınız programda koşul ile doğru olanı seçerek çözebilirsiniz. Bulduğumuz kol açısı tek bir kol içindir. Diğer kollar için aynı işlem kollar arasındaki açı 120 derece olduğundan rotational matristen geçirilerek aynı işlemler yapılarak diğer kollarında açı değerleri bulunur ve motor sürücüye aktarılır. Tabii bu kontrol bu kadar basit değildir.
Robot kontrolu iki ayrılır. 1-noktasal kontrol, 2-yol kontrolü. Noktasal kontrolde xyz girilir ve robotun o noktaya gitmesi istenilir. Nasıl gittiğinin bi önemi yoktur. Yol kontrolünde ise robotun istenilen noktaya nasıl gideceği hanği rotoyı izleyeceği önemlidir. Hız ve ivme hesapları bu kontrolde devreye girer. Hız ve ivme hesaplarını yapmadan yol kontrolü yapılmak isteniyorsa bir çizgiyi tanımlamak için binlerce nokta kullanılarak ve herbir nokta için noktasal kontrol yapılarak bu iş çözülebilir. Fakat etkin olmaz.
Prof. Paul Zsombor-Murray nin trigonometric yönteminin orjinal metnini bir sonraki yazımızda bulabilirsiniz.
0 yorum