GCRIS :: Search

Search Results

Now showing 1 - 10 of 13

Control of Two Wheel Self Stabilizing Mobile Robot With a Simple Arm
(2014) Kara, Sertaç Emre; Arıkan, Kutluk Bilge; İrfanoğlu, Bülent
Bu tezde kollar ile desteklenmiş iki tekerlekli ters sarkaç robotunun mekanik ve elektronik yapısı çalışılmıştır. Ayrıca katsayı diagram metodunun (KDM) tasarımı ve uygulanması ele alınmıştır. Mekanik ve elektronik yapı mekatronik mühendisliği açısından tasarlanıp üretilmiştir. Sistemin eğim açısını ölçmek için tek serbestlik dereceli ataletsel ölçüm birimi (AÖB) tasarlanmıştır. Robotik platformun kolları simülasyonda ve gerçek zamanda incelenmiştir. Kollar simülasyonda harici bozucu etkenleri oluşturmak ve dengelemeye yardımcı olmak için kullanılmıştır. Gerçek zamanda KDM denetimcinin kararlılık verimliliği çalışılmıştır. Sisteme gerçek zamanda harici bozucu ve dahili bozucu etken (kolların etkisi) uygulanırken, KDM denetimcisi sistemin açısal dengesini ve doğrusal yer değiştirmesini sağlamaktadır.
Merkezi Örüntü Üreteçlerin Optimizasyonu
(2018) Elborı, Alftah; Turan, Mehmet; Arıkan, Kutluk Bilge
Günümüzde insanlar gibi dinamik ve sağlam hareket edebilen insan robotunu bulmak en zor görevlerden biridir. İki ayaklı hareketi araştıran birçok araştırma olmasına rağmen, günümüzde insan yetenekleri olan robot bulunmamaktadır. Bu tezde robotlarda iki ayaklı hareket için Merkezi Örüntü Üreteçlerin (CPG) optimizasyonu ile ilgili olarak, üç matematiksel yapı tartışılmıştır. Ayrıca, bu tezde iki serbestlik dereceli bir bacakta ritmik hareket elde etmek için CPG'lerin, bağlantısız, tek yönlü veya çift yönlü bağlantılı gibi farklı şekillerde eşleşmeleri incelenmiştir. CPG'lerin üç matematiksel yapısı için de kararlılık analizi yapılmıştır. Bu tezde ele alınan farklı yapılardaki farklı eşleştirmeler arasından üçüncü yapıda çift yönlü eşleştirme en iyi sonucu vermiştir. Yapılardaki parametreler kararlılık bölgesinden seçildiği zaman, herhangi bir duyusal geribildirim olmaksızın önemli sonuçların elde edildiği gözlemlenmiştir.
Hava Manipülatörü için Farklı Kontrol Sistemlerinin Tasarımı
(2019) Başaranoğlu, Ahmet Turgut; Khan, Muhammad Umer; Arıkan, Kutluk Bilge
Bu tez kapsamında, dört rotorlu bir multikopter ve tek serbestlik dereceli robot koldan oluşan bir uçan manipülatör için yönelim ve pozisyon denetimcileri tasarlanmış ve tartışılmıştır. Robotik kol uçan platformun yunuslama düzleminde çalışmaktadır. Seçilen senaryolara yönelik çeşitli denetim algoritmaları tasarlanmıştır. Bütüncül sistem dinamiğine (multikopter ve manipülatörün etkileşimli doğrusal olmayan modeli) yönelik merkezi denetimciler tasarlanmıştır. Bununla birlikte, platform ve manipülatörü ayrı ayrı denetleyen dağıtılmış kontrol sistemleri de tasarlanmıştır. Robotik kolun uçan sisteme etki eden bozucu girdinin bertaraf edilmesine, sistemin yönelim ve pozisyon kontrolüne yönelik kullanımı senaryolar çerçevesinde çalışılmıştır. ADRC, T-LQR ve ardışık PID denetim algoritmaları tasarlanmıştır. Seçilen denetim yapısı ve senaryo iç mekanda çalışan bir uçan manipülatör üzerinde uygulanmıştır. Ultra geniş bant konumlandırma sistemi pozisyon ve yükseklik ölçümü için kullanılmıştır. Raspberry Pi 3 B +, Naze 32 donanımı ile Phyton kodu ve Matlab/Simulink yazılımı kullanarak gerçek zamanlı testler gerçekleştirilmiştir. Yönelik denetimcisi parametrelerinin test düzeneği üzerinde ince ayarları gerçekleştirilmiştir. Temel uçuş testleri ile yönelim ve pozisyon kontrolcü parametreleri düzenlenmiştir. Benzetimler ve testler ile robotik manipülatörün bozucu girdileri bertaraf etmeye, yönelim ve pozisyon denetimini sağlamaya yönelik kullanımı gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Uçan Manipülatör, Kuadkopter, ADRC, Takipçi LQR, Ardışık PID, Naze 32, Raspberry Pi, İç Mekan Konumlama, Yönelim Denetimi, Pozisyon Denetimi
Uzaktan Kumandalı Dört Rotorlu Bir Platformun Hedef Takip Edebilen Uçan Bir Robota Dönüştürülmesi
(2013) Tansu, Fırat; Arıkan, Kutluk Bilge; İrfanoğlu, Bülent
Bu çalışmada uzaktan kumandalı Draganfly Vi Ti Pro model dört rotorlu platformun, hedef takip edebilen bir robota dönüştürülmesi amaçlanmaktadır. Dört rotorlu insansız hava aracının (İHA), yönelim ve yükseklik dinamikleri ve hedef takibi için denetleyici tasarımı konularını incelemektedir. Bu araştırmanın temel amacı yönelim ve yükseklik dinamikleri için normalize edilmiş bir doğrusal kuadratik regülatör (DKR) tasarlamak ve hedef takibini PID deneticisi ile sağlamaktır. Kontrolcü tasarımına başlamadan önce, matematiksel model Euler-Lagrange yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Simülasyonlar ve gerçek zamanlı uygulamalar MATLAB / Simulink ortamında gerçekleştirilmiştir. Hedef tespit algoritmasında, artırılmış gerçeklik uygulamaları için geliştirilmiş C++ kodu olan, ArUco, kullanılmıştır. Tasarlanan denetimciler fiziksel sistem üzerinde uygulanmış ve tatmin edici sonuçlar elde edilmiştir. Gerçek sistem ve benzetim karşılaştırılması yapılmış ve sonuçları tartışılmıştır.
İnsansız Hava Aracı ve Fırlatma Kamyonunundaki Fırlatma Sisteminin Birlikte Çalışmasının Geliştirilmesi
(2018) Aboharba, Salah Elhadı Khalıfa; Arıkan, Kutluk Bilge; Turan, Mehmet
Bu tez, insansız hava aracının (İHA) paket dağıtma amacıyla farklı bir şekilde kullanımını incelemektedir. İHA'nın paketleri doğrudan ana depodan alarak dağıtmasını zorlaştıran kısıtlı batarya kapasitesi ve sınırlı uçuş süresi problemleri göz önünde bulundurularak, İHA ve dağıtım kamyonu işbirliği yapan bir sistem önerilmektedir. Bu çalışma, paketleri de taşıyan bir kamyon ve bu kamyonu üs olarak kullanan İHA'nın dağıtım güzergâhı optimizasyonuna odaklanmıştır. Öncelikle, güç tüketimi ve tam sayılı doğrusal programlama modelleri geliştirilmiş ve ardından paketlerin teslim edileceği müşterileri gruplara ayırmak ve kamyon için en uygun bekleme konumunu hesaplamak üzere K-ortalama algoritmasından faydalanılmıştır. Her bir müşteri kümesi içerisinde İHA'nın izleyeceği rota ise karınca kolonisi optimizasyon algoritması ve en yakın komşuluk algoritması ile hesaplanmıştır. Teslimat kamyonu için en uygun konumun hesaplanması, kat edilen mesafenin minimize edilmesi, güç sarfiyatını dikkate alarak teslimat süresinin minimize edilmesi için kullanılan tüm algoritmalar MATLAB ortamında uygulanmıştır. İHA-kamyon iş birlikteliğine sahip bu sistem ile tek başına kamyonun dağıtım amaçlı kullanımı karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, önerilen sistem ile dağıtımın daha kısa sürede tamamlandığını sunmaktadır. Aynı zamanda İHA'nın sınırlı uçuş süresi sorununun işbirlikçi sistem kullanılarak giderildiği de gösterilmektedir. Bunlara ek olarak, müşteri taleplerinin eşit olmadığı durumlarda, İHA'nın güç tüketimini en aza indirecek rotayı hesaplamak adına, en yüksek talep ve en kısa mesafe isteklerini oranlayarak kullanan bir yöntem de geliştirilmiştir. Bu yöntemde de karınca kolonisi optimizasyonu ve en yakın komşuluk algoritması uygulanmış olup sonuçlar en yakın komşuluk algoritmasının daha etkili olduğunu göstermektedir.
Aktif İniş Takımının Dört Pervaneli Hava Aracı Dinamiği Üzerindeki Etkileri
(2015) Yıldız, Mehmet; Arıkan, Kutluk Bilge; İrfanoğlu, Bülent
Bu tez kapsamında, birçok ticari multirotor sisteminde kullanılmakta olan açılır-kapanır aktif iniş takımlarının multirotor sistemlerinin yönelim dinamikleri üzerindeki etkisini incelenmektedir. Sistemin stabilizasyonuna yardımı, yönlendirme ve çevikliğini geliştirme amacı ile kullanımı tartışılmıştır. Tez kapsamında, ticari bir Quadrotor şasesi, eyleyicileri, sürücüleri ve açık kod kaynaklı bir gömülü uçuş kontrolcü kartı kullanılarak bir Quadrotor test sistemi oluşturulmuştur. Quadrotor test sistemi aktif iniş takımı ile birlikte Matlab/Simulink ortamında modellenmekte olup, yönelim dinamikleri kontrolü için gömülü uçuş kontrolcüsündeki PID kontrolcüsü kullanılmaktadır. Bu kontrolcü test düzeneği üzerinde ayarlanmaktadır ve ayarlanan kontrolcü değerleri oluşturulan Quadrotor modeli üzerinde uygulanmaktadır. Bu model kontrolcü parametrelerini optimize etmek için kullanılmaktadır. Aktif iniş takımı için basit bir servo motor mekanizması kullanılmaktadır ve Quadrotor sisteminin yuvarlanma eksenine etki etmektedir. Servo motorların pozisyonlarının kontrolü gömülü uçuş kontrol kartı üzerinden yapılmaktadır. Yapılan testler, aktif iniş takımının, sistem stabilizasyonunu geliştirmede, yönelimde ve çevikliği geliştirmede kullanabileceğini göstermektedir.
Melez (çok Modlu) Bir Uçan Robot Sınıfının Kapalı Çevrim Dinamiği
(2020) Battı, Mohamed Ismaıl; Arıkan, Kutluk Bilge; Alemdaroğlu, Hüseyin Nafiz
Bu çalışmada, basit ve ileri seviyeden oluşan melez bir uçan robot sınıfı önerilmiştir. Her iki sistem için iki boyutlu uzayda doğrusal ve doğrusal olmayan modeller çıkarılmıştır. Doğrusal kuadratik regülatör temelli denetim sistemleri, askı durumu ve navigasyon senaryolarına yönelik olarak tasarlanmıştır. Benzetimlerde bozucu dış kuvvetler dikey kalkış, ileri uçuş ve iniş sırasında etki etmiştir. Senaryolar esnasında basit ve ileri seviye sistemlerin dinamik davranışlarının karşılaştırılmasının yanında her bir sistem için doğrusal ve doğrusal olmayan sistem cevapları da değerlendirilmiştir. Admitans tipi denetimcinin, zorlayıcı dış kuvvetlerin etki ettiği hallerde basit sisteminin kararlılığını sağladığı benzetimler ile sunulmuştur. Her iki sistem de kara-hava melez sistem olarak ve hava manipülatörü olarak kullanıma uygun olduğu sunulmuştur.
Manipulandumun Dinamik Çözümü, Empedans Kontrolcü Tasarımı ve Protatiplenmesi
(2024) Yıldıran, Yaşar; Doruk, Reşat Özgür; Arıkan, Kutluk Bilge
Bu tezde, insanın üst koluyla etkileşime giren manipulandumun dinamik çözümünü, kontrolcü tasarımını, model simülasyonunu ve simülasyon sonuçlarını açıklamaktadır. Bu alandaki manipulandum tasarımı, insanın motor öğrenme becerilerini anlamak için insan-makine etkileşimi deneylerinde kullanılmaktadır. Tıp alanında deney konusu ele alınırken, uygun manipulandum tasarımı mühendislik alanının konusudur. Bu makalede cihazın mühendislik özellikleri değerlendirilmiş, matematiksel modeli elde edilmiş, dinamik model simülasyonu yapılmış ve kontrol elemanları incelenmiş ancak bu cihazın tıp bilimine hizmet eden deneysel kullanımı bu bağlamda ele alınmamıştır. Manipulandum için konsept tasarım yapılmış ve buna göre kinematik model oluşturularak manipulandumun hareket parametreleri elde edilmiştir. Euler Lagrange Metodu (ELM) ile elde edilen dinamik model, Simulink ortamında Simulink Simscape Multibody (SSM) ile elde edilen sistem modeli ile karşılaştırılmış; Model parametrelerinin (sürtünme katsayıları, eylemsizlik momenti vb.) tutarlılığı karşılıklı olarak kontrol edilmiştir. İnsan-manipulandum etkileşimi için empedans kontrolcüsü tasarlanmıştır. Kontrolörcünün her iki dinamik model üzerindeki başarısı incelenerek sonuçlar değerlendirilmiştir.Anlamlı bir konum ve kuvvet kontrolü elde edebilmek için eyleyicilerin modele uyguladığı torklar ile uç efektöre uygulanan kuvvet arasında orantılı bir büyüklük ilişkisi olması gerektiği anlaşılmaktadır. Bu çalışma kapsamında manipulandum dinamik modelleri, empedans denetleyici ve bunların simülasyonlarının tamamlanmasının yanı sıra tez kapsamında manipulandum prototipi de gerçekleştirilmiştir. Prototipten beklentiler büyük ölçüde karşılanmıştır.
El Rehabilitasyonu için Geliştirilen Harici İskeletin Optimal Tasarımı
(2019) Mohammadzadeh, Mohammad Hassan Gol; Ertan, Hulusi Bülent; Arıkan, Kutluk Bilge
Bu tez çalışması, robotik el rehabilitasyon sistemi tasarım ve uygulamasını hedefleyen bir proje kapsamında gerçekleştirilmiştir. Beyin damarlarını etkileyen kazaların yol açtığı sakatlıklar hemiplejik olduğundan, projede işlev kaybı olan elin dış iskelet tarafından yönlendirildiği bir sistem üzerine yoğunlaşılmıştır. Bu çalışmada robotik harici iskelet, görsel uyaran yazılımı ve ayna nöron sistemi aktivitesini gözlemleyen ölçüm sistemi ile senkronize bir biçimde çalışmaktadır. Bu tez kapsamında harici iskelet mekanizmasının, ileri ve tersine aktarım açıları ve hedeflenen kinematiği kullanan bir çoklu amaç fonksiyonu ile eniyilenmesi hedeflenmiştir. Çoklu gövde dinamiği modelleri ve sanki-statik yapıdaki kinetik modeller, tasarım ve benzetim amaçlı geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Projemizde insan parmağının eklemlerindeki pasif torklar tam ve kesirli mertebe diferansiyel denklemlerle modellenmiştir. Parmağın dış iskelet ile bütünleşik benzetimlerinde tam ve kesirli mertebeden pasif torklar uygulanmıştır. Kesirli mertebe torklar, parmakta spastisite sonucu oluşan anomalinin modellenmesi için önerilmiştir. İnce kavrama hareketini sağlamak amacıyla PID ve FEL tipi denetimciler tasarlanmış ve model üzerinde sınanmıştır. Uyarlamalı bir kontrolcü olan FEL'in, kesirli mertebe pasif torklar etkin olduğunda PID'den daha başarılı sonuçlar verdiği gözlenmiştir. Direkt ve tersine sanki-statik modellerin, pasif torkların kestirimine yönelik kullanımı da tez kapsamında sunulmuştur.
Petrol Kuyu Sondaj Kulesı Modelleme ve Kontrolü
(2020) Nam, Amır Nobahar Sadeghı; Özbek, Mehmet Efe; Özbek, Mehmet Efe; Özbek, Mehmet Efe; Arıkan, Kutluk Bilge; Department of Electrical & Electronics Engineering; Department of Electrical & Electronics Engineering
Petrol kuyusu sondaj kuleleri, delme, manevra ve raybalama gibi gerçek bir işlem sırasında farklı çalışma modlarına sahiptir. Her mod bazı belirli dış bozunumlar ve bazı belirsizlikler içerir. Bu çalışmada, sondaj kulesinin ana ekipmanı matematiksel olarak modellenmiş ve matkap dizini (string) ve matkap ucunun, dikey ve dönüşsel hareketlerinin dinamikleri türetilmiştir. Delme hızının, delme işleminde ekonomik bir parametre olarak, optimum değerleri bulunmuş ve matkap ucunu etkı eden kuvvet çıkartılmıştır. Ardından, yukarı çekme ve aşağı indirme işlemleri sırasında, hız profili, aynı zamanda hızlanma ve yavaşlama profilleri çıkartılmıştır. Operasyon modları için doğrusal olmayan model kullanılarak, gürbüz ve adaptif kontrol sistemleri tasarlanmıştır. Bu kontrol stratejileri beş tip kontrolcu içermektedir; Kaskat PID kontrolcusu, Aktif Bozunma Girdisi Reddetme kontrolcusu, Loop Şekillendirme kontrolcusu, Geribesleme Hatası ile Öğrenme kontrolcusu ve Kayan Kipli kontrolcusu. Çalışma, bu kontrolculerin tasarım sürecini sunar ve önerilen kontrol sistemlerinin, referans sinyalini takip performansını ve aynı zamanda parametrik belirsizlikler ve dış bozunum girdileri karşısındaki performansını değerlendirir. Bu karşılaştırma matematiksel performans ölçütlerine ve enerji tüketimine dayanmaktadır. Sahadaki gerçekçi koşullara, kısıtlamalara ve optimum değerlere dayanarak, delme işlemi sırasında, matkap ucuna etki eden kuvveti kontrol etmek amacıyla bazı mimariler sunulmuştur. Son olarak, otonom sondaj işlemi, delme hızının yönetmesiyle, ROP modu, WOB modu, Delta P modu ve Tork modu olmak üzere dört moda denetleyerek incelenmiştir. Kuyu dibi dizisi parametrelerinin ölçülmesi veya tahmin edilmesi araştırılmış ve incelenmiştir. Matkap dizisinin burulma modellenmesi, uzunluğunu eşit bölümlere bölmesiyle gerçekleştirilmiş, ardından Aktif Bozunma Girdisi Reddetme kontrolcu ünitesini hem dikey hem de dairesel hareketlerinde kullanarak, matkap ucu dönme hızını, kaya sertliğini ve matkap ucu üzerindeki torku gerçek zamanlı tahmin etmek için bazı gözlemciler tasarlanıp sunulmuştur. Tutma-bırakma titreşimleri, modelleme ve kontrol için incelenmiştir. Matkap ucu üzerine etki eden kuvvetin manipülasyonu ve kuyu dibi dizisinde sönümlenmenin arttırılması , bu tür titreşimlerin aktif olarak kontrolu için, önerilen iki çözümdür. Bu iki stratejiyi kullanarak, matkap ucu üzerindeki tutma fazı, geçici tutma bırakma ve bırakma fazı türetilmiş ve analiz edilmiştir. Manevra ve sondaj işlemleri sırasında tasarlanan Kaskat PID, Aktif Bozunma Girdisi Reddetme, Loop Şekillendirme, Geribesleme Hatası ile Öğrenme ve Kayan Kipli kontrolculerin, pratik karşılaştırılması ve fiziksel bir kule performansına katkısı incelenmiştir. Bu amaç, deneysel bir sondaj düzeneğinin tasarımı ve kurulumu ile fiziksel ortamda gerçekleşmıştır. Prototip düzeneği matematiksel olarak modellenmiş ve daha sonra uygun doğrusal ve doğrusal olmayan modelleri, sistem tanımlamasıyla çıkartılmıştır. Kontrolculerin davranışı ve kararlılığı, manevra modunda, ve bir bozunum ağırlığı yükleyerek ve boşaltarak incelenmiştir. Girdi şekillendirmenin, sistem davranışı üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. Öte yandan, kontrolculerin sondaj işlemi sırasındaki davranışını incelemek için prototip kurulumuna bir matkap eklenmiştir. Son olarak otonomom sondajda, tasarlanan ROP ve WOB modlarının davranışı, fiziksel deney düzeneği üzerinde analiz edip incelenmiştir.

Filters

Settings

Sort By

Results per page

Search Results