6 serbestlik derecesine sahip sistemin yazılımsal ve donanımsal olarak optimizasyonu

Abstract

Paralel mekanizmalar, günümüzde askeri, cerrahi ve endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Paralel mekanizmalı sistemler, genel itibari ile en az iki çalışma uzayı üzerinde bulunan rijit cisimlerin belirlenmiş koordinat merkezleri arasında çalışan kinematik zincirlerdir. Örnek olarak, Stewart Platform Mekanizmasının (SPM) 6 serbestlik derecesi bulunmaktadır. Stewart Platform Mekanizmaları genellikle sabit alt plaka ve hareketli üst plaka arasında değiştirilebilir uzunlukta kolları içeren yapılardır. Bu çalışmada, kol uzunluklarını ve kolların bağlantı noktaları arasındaki mesafeyi değiştirerek sistemi farklı çalışma uzaylarında hareket ettirebilecek bir modele dayalı yazılımsal prototip oluşturulmuş ve çalışma uzayı incelenmiştir. Tez çalışmasında prototipi geliştirilen 3B modelin platform hareketlerine göre, piston hareketlerinin pozisyonları ters kinematik yöntemler kullanılarak hesaplanmıştır. Ters kinematik yöntemler, bir sistemdeki son işleyicinin konumunu ve sistemdeki eyleyicilerin bu konuma göre pozisyonlarını hesaplayan, başlangıç koşullarını bulmaya yarayan bir yöntemdir. Bu hesaplamalar sonucunda, masaüstü GUI uygulaması (Java programlama dilinde yazılmış bir arayüz uygulaması) kullanılarak bir görsel simülasyon oluşturulmuştur. Oluşturulan yazılım ile istenilen parametrelerde ayarlanan SPM için nokta bulutu metodu kullanılarak çalışma uzayı analizi yapılmıştır. Ayrıca oluşturulan yazılım istenilen açısal ve doğrusal hareketleri arayüz üzerinden kontrol etmeye olanak tanır. Bu simülasyonun JAVA programlama dilinde oluşturulmasında JZY3D adlı bir kütüphane kullanılmıştır. Bu kütüphane, 3B grafikler oluşturmaya ve bu grafikleri görselleştirmeye yardımcı olan bir araçtır. Bu çalışmada stewart platform mekanizmasının tasarım parametrelerindeki değişikliklerin çalışma uzayı şekli ve hacmine olan etkisi nokta bulutu yöntemi kullanılarak incelenmiş. Örneklem olarak alınan platform tasarım parametleri simülasyon yazılımına girdi olarak verilmiş ve nokta bulutu oluşturulmuştur. Tez çalışma içerisinde görsel ve sayısal sonuçlar alınmıştır.

Nowadays, Parallel mechanisms are widely used in the field of military, surgical and industry. Parallel mechanism systems are generally kinematic chains that operate between the predetermined coordinate centers of rigid bodies located on at least two workspaces. As an example, Stewart Platform Mechanism has 6 degrees of freedom. Stewart Platform Mechanisms are usually the structures that consist of arms with interchangeable length between the stationary lower-plate and mobilized upper-plate. In this study, a software prototype based on a model that can move the system in different workspaces by changing the arm lengths and changing the distance between the junction points of the arms was created and the workspace was examined. In this thesis-study, according to the movements of the developed prototype of the 3D model, the position of the piston movements are calculated by using inverse kinematics methods. Inverse kinematic methods, is a method that helps to find the conditions in a system by calculating the end effector's location and the actuators' location relative to the end effector's location. As a result of the calculations, a visual simulation is created by using GUI desktop application (an interface application that is programmed in JAVA programming language). Working space analysis was carried out using the point cloud method for the SPM, which was adjusted in the desired parameters with the created software. In addition, the software created allows controlling the desired angular and linear movements via the GUI. To create this simulation in JAVA programming language, a library named JZY3D was used. This library is a tool that helps to create and visualize 3D graphics. In this study, the effect of changes in the design parameters of the Stewart platform mechanism on the shape and volume of the workspace was investigated by using the point cloud method. The platform design parameters taken as a sample were given as input to the simulation software and a point cloud was created. Visual and numerical results were obtained in the thesis study.