Teze Genel Bakış

Birinci bölümde mobil robotların günümüz teknolojisinin ve çağdaş yaşamın bir gereği olarak ihtiyaç duyulduğu hakkında genel yönleriyle bilgi verilerek çağımız teknolojisindeki yeri açıklanmıştır. Bacaklı robotların, sınırlı hareket kapasitelerine sahip geleneksel tekerlekli, paletli ve ray sistemli araçlara göre üstünlükleri açıklanmıştır. Ayrıca, farklı sayıda bacak içeren tek bacaklı(monopod), dört bacaklı(quadrupedal) ve altı bacaklı(hexapod) robotların yürümeleri, koşmaları, tırmanmaları ve zıplayarak yürüme dinamikleri hakkında genel bilgiler verilmiştir.

Takip eden bölümde bacaklı robotların dinamik yapılarının oluşturulmasında kullanılan yay-kütle ters sarkaç(SLIP) modeli üzerinde araştırmalar ortaya konmuştur. Doğadaki tüm bacaklı hayvanların modellenmesinde yaygın olarak kullanılan SLIP modelin yararları

27

açıklanmıştır. Modellemede doğadaki bacaklı hayvanların bacaklarının lineer bir yay gibi davrandığı açıklanmaktadır. Bu nedenle hayvanlarda her bir bacağın lineer yay gibi davrandığı düşünülmekte ve bacaklı robotların tasarımında SLIP ile modellemenin doğruluğu hakkında ki bulgular verilmektedir. Ayrıca SLIP model için gerekli esaslar açıklanmıştır. Daha sonra zıplayarak yürümede gerçekleşen kapalı dinamik döngüler hakkında durum modeli verilmiştir. Kapalı dinamik döngü içinde gerçekleşen bacaklara ait durumlar, evreler ve olaylar gibi terimlerin ne manaya geldikleri açıklanmıştır. Ayrıca sistemin denetim parametreleri hakkında genel bir araştırma yapılmıştır.

Bölüm 3’de basit düzlemsel ortamda kütle-yay ters sarkaç(SLIP) modelin dinamiği şekillerle açıklanmıştır. Model üzerinde kullanılan dinamik ve SLIP denetim parametreleri verilmiştir. Kütle-Yay Ters Sarkaç ile modellenen sistemin Serbest Cisim Diyagramı(SCD) oluşturulmuştur. Ayrıca SLIP ile modellenen tek bir bacaklı(monopod) sistemin düşey zıplamada gerçekleştirdiği sayısal benzetimler grafiklerle açıklanmıştır.

Daha sonraki bölümde tek bacaklı robotun kinematik ve dinamik modeli gerçekleştirilmiştir. SLIP ile modellenen ve zıplayarak yürüyen tek bacaklı robot modeline ait dinamik denklemler Langrange metodu ile çıkartılmıştır.

Bölüm 5’de ise bölüm 4’ de kinematik ve dinamik denklemleri çıkartılmış olan tek bacaklı robotun iki boyutlu düzlemde pasif denetim ile sayısal benzetim sonuçları grafiklerle gösterilmiştir. Ayrıca sistemin kararlığı hakkında bilgi veren faz eğrileri ve geçiş eğrileri elde edilmiştir.

Bir sonraki bölümde dört bacaklı quadrupedal robotun düzlemsel sistem modeli tanımlanmıştır. Daha sonra sisteme ait kinematik ve dinamik model oluşturularak hareket denklemleri oluşturulmuştur. Ayrıca quadrupedal sisteme ait evreler, olaylar, evre seçim metotları ve geçiş fonksiyonları tanımlanmıştır.

Bölüm 7’de ise dört bacaklı quadrupedal robotun düzlemsel ortamda zıplama modeli tanımlanmıştır. Daha sonra sisteme ait robot değişkenleri, robot parametreleri, denetim ve başlangıç değerleri tanımlanmıştır. Ayrıca sisteme ait PD denetim metodu açıklanmıştır. Bu denetim metotların hangi evrelerde aktif olduğu belirlenmiştir. Daha sonra denetim algoritmalarının performanslarını incelemek amacıyla PD denetim algoritması ele alınmış ve düzlemsel ortamda dört bacaklı quadrupedal robotun zıplayarak yürüme işlevi için tasarlanan

28

denetim algoritmasına ait blok diyagram ve PD denetim akış diyagramı tanımlanmıştır. Bu bölümün en sonunda denetim algoritmalarının performanslarını incelemek amacıyla ilk olarak PD denetim algoritması ele alınmış ve düzlemsel ortamda dört bacaklı quadrupedal robotun zıplayarak yürüme işlevi gerçekleştirilerek sistem cevapları grafiksel ve tablo halinde sunulmuştur. Bu denetim algoritmasının quadrupedal robotun zıplayarak yürüme işlevi için uygunluğu irdelenerek tartışılmıştır.

Bölüm 8’de altı bacaklı hexapod robotun düzlemsel sistem modeli tanımlanmıştır. Daha sonra sisteme ait kinematik ve dinamik model oluşturularak hareket denklemleri oluşturulmuştur. Ayrıca hexapod sisteme ait evreler, olaylar, evre seçim metotları ve geçiş fonksiyonları tanımlanmıştır.

Takip eden bölümde altı bacaklı hexapod robotun düzlemsel ortamda zıplama modeli tanımlanmıştır. Daha sonra sisteme ait robot değişkenleri, robot parametreleri, denetim ve başlangıç değerleri tanımlanmıştır. Ayrıca sisteme ait PD denetim metodu açıklanmıştır. Bu denetim metotların hangi evrelerde aktif olduğu belirlenmiştir. Daha sonra denetim algoritmalarının performanslarını incelemek amacıyla ilk olarak PD denetim algoritması ele alınmış ve düzlemsel ortamda altı bacaklı hexapod robotun zıplayarak yürüme işlevi için tasarlanan denetim algoritmasına ait blok diyagram ve PD denetim akış diyagramı tanımlanmıştır. Bu bölümün en sonunda denetim algoritmalarının performanslarını incelemek amacıyla ilk olarak PD denetim algoritması ele alınmış ve düzlemsel ortamda altı bacaklı hexapod robotun zıplayarak yürüme işlevi gerçekleştirilerek sistem cevapları grafiksel ve tablo halinde sunulmuştur. Bu denetim algoritmasının hexapod robotun zıplayarak yürüme işlevi için uygunluğu irdelenerek tartışılmıştır.

Bölüm 10’da ise sistemin denetimi için alternatif bir çözüm olarak yapay zeka tekniklerinden biri olan bulanık mantık kullanılmıştır. Bu bölümde yapay zeka olarak bilinen ileri denetim denetimi olan Bulanık Mantık Denetleyicisinin yapısı ve morfolojisi açıklanmıştır.

Daha sonraki bölümde denetim algoritmalarının performanslarını incelemek amacıyla yazarın bilgisi dahilinde literatürde ilk olarak gerçekleştirilmiş olan bacaklı robotlar için Bulanık Mantık Denetim Algoritmasının tasarımı ele alınmış ve düzlemsel ortamda dört bacaklı quadrupedal robotun zıplayarak yürüme işlevi için tasarlanan denetim algoritmasına ait blok diyagram ve Bulanık Mantık Denetim akış diyagramı tanımlanmıştır. Ayrıca Bulanık Mantık Denetim sistemine ait giriş ve çıkış parametreleri belirlenmiştir. Daha sonra denetim

29

algoritmalarının performanslarını incelemek amacıyla yazarın bilgisi dahilinde literatürde ilk olarak gerçekleştirilmiş olan Bulanık Mantık Denetim Algoritmasının uygulanması ele alınmış ve düzlemsel ortamda dört bacaklı quadrupedal robotun zıplayarak yürüme işlevi gerçekleştirilerek sistem cevapları grafiksel ve tablo halinde sunulmuştur. Bu denetim algoritmasının quadrupedal robotun zıplayarak yürüme işlevi için uygunluğu irdelenerek tartışılmıştır.

Bölüm 12’de denetim algoritmalarının performanslarını incelemek amacıyla yazarın bilgisi dahilinde literatürde ilk olarak gerçekleştirilmiş olan altı-bacaklı robot için Bulanık Mantık denetim algoritmasının tasarımı ele alınmış ve düzlemsel ortamda altı bacaklı hexapod robotun zıplayarak yürüme işlevi için tasarlanan denetim algoritmasına ait blok diyagram ve Bulanık Mantık Denetim akış diyagramı tanımlanmıştır. Ayrıca Bulanık Mantık Denetim sistemine ait giriş ve çıkış parametreleri belirlenmiştir. Daha sonra denetim algoritmalarının performanslarını incelemek amacıyla yazarın bilgisi dahilinde literatürde ilk olarak gerçekleştirilmiş olan Bulanık Mantık Denetim Algoritmasının tasarımı ele alınmış ve düzlemsel ortamda altı bacaklı hexapod robotun zıplayarak yürüme işlevi gerçekleştirilerek sistem cevapları grafiksel ve tablo halinde sunulmuştur. Bu denetim algoritmasının hexapod robotun zıplayarak yürüme işlevi için uygunluğu irdelenerek tartışılmıştır.

Bir sonraki bölümde sistemin denetimi için alternatif bir çözüm olarak yapay zeka tekniklerinden biri olan Ağ Tabanlı Bulanık Mantık Denetleyicisi(ANFIS) kullanılmıştır. Bu bölümde yapay zeka olarak bilinen ileri denetim olan Ağ Tabanlı bulanık Mantık Denetleyicisinin yapısı ve morfolojisi açıklanmıştır.

Bölüm 14’de ise denetim algoritmalarının performanslarını incelemek amacıyla yazarın bilgisi dahilinde literatürde ilk olarak gerçekleştirilmiş olan ANFIS denetim algoritmasının dört- bacaklı robot için tasarımı ele alınmış ve düzlemsel ortamda dört bacaklı quadrupedal robotun zıplayarak yürüme işlevi için tasarlanan denetim algoritmasına ait blok diyagram ve ANFIS akış diyagramı tanımlanmıştır. Ayrıca ANFIS sistemine ait giriş ve çıkış parametreleri belirlenmiştir. Daha sonra denetim algoritmalarının performanslarını incelemek amacıyla yazarın bilgisi dahilinde literatürde ilk olarak gerçekleştirilmiş olan ANFIS algoritmasının uygulanması ele alınmış ve düzlemsel ortamda dört bacaklı quadrupedal robotun zıplayarak yürüme işlevi gerçekleştirilerek sistem cevapları grafiksel ve tablo halinde sunulmuştur. Bu denetim algoritmasının quadrupedal robotun zıplayarak yürüme işlevi için uygunluğu irdelenerek tartışılmıştır.

30

Bölüm 15’de denetim algoritmalarının performanslarını incelemek amacıyla yazarın bilgisi dahilinde literatürde ilk olarak gerçekleştirilmiş olan ANFIS denetim algoritmasının tasarımı ele alınmış ve düzlemsel ortamda altı bacaklı hexapod robotun zıplayarak yürüme işlevi için tasarlanan denetim algoritmasına ait blok diyagram ve ANFIS akış diyagramı tanımlanmıştır. Ayrıca ANFIS sistemine ait giriş ve çıkış parametreleri belirlenmiştir. Daha sonra denetim algoritmalarının performanslarını incelemek amacıyla yazarın bilgisi dahilinde literatürde ilk olarak gerçekleştirilmiş olan ANFIS algoritmasının tasarımı ele alınmış ve düzlemsel ortamda altı bacaklı hexapod robotun zıplayarak yürüme işlevi gerçekleştirilerek sistem cevapları grafiksel ve tablo halinde sunulmuştur. Bu denetim algoritmasının hexapod robotun zıplayarak yürüme işlevi için uygunluğu irdelenerek tartışılmıştır.

Bölüm 16’da son olarak, tasarımı gerçekleştirilen denetim algoritmalarının uygulamaları sonucunda elde edilen sistem cevaplarına ait sayısal değerlerin tablo halinde bir araya getirilerek kıyaslanması sağlanmıştır. Bunun için, dört bacaklı quadrupedal robot modeli ile altı bacaklı hexapod robot modelinin kendi aralarında, gerçekleştirilen denetim algoritmalarının uygulamaları sonucunda elde edilen sayısal değerler bir araya getirilmiştir. Bacaklı robotların zıplayarak yürüme işlevlerinde aldıkları deplasmana göre bacak kalçalarındaki eğleyicilerin harcadıkları enerji(J) miktarı göz önünde bulundurularak irdelemeler yapılmıştır. Bacaklı sistemlerin farklı başlangıç değerlerine göre elde edilen sonuçlar tablo haline getirilerek karşılaştırma yapılması sağlanmıştır. Ayrıca elde edilen sonuçlar doğrultusunda önerilerde bulunularak, gelecekte yapılması düşünülen çalışmalara değinilmiştir.

31

2. TEMEL KAVRAMLAR