ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ
OCAK 2012
ĠKĠ AYAKLI YÜRÜYEN ROBOT TASARIMI VE PROTOTĠP ĠMALATI
Tez DanıĢmanı: Prof. Dr. Hikmet KOCABAġ Alper GERÇEK
Makina Mühendisliği Anabilim Dalı Konstrüksiyon Programı
Anabilim Dalı : Herhangi Mühendislik, Bilim Programı : Herhangi Program
OCAK 2012
ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
ĠKĠ AYAKLI YÜRÜYEN ROBOT TASARIMI VE PROTOTĠP ĠMALATI
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ Alper GERÇEK
(503081222)
Makina Mühendisliği Anabilim Dalı Konstrüksiyon Programı
Anabilim Dalı : Herhangi Mühendislik, Bilim Programı : Herhangi Program
iii
Tez DanıĢmanı : Prof. Dr. Hikmet KOCABAġ ... Ġstanbul Teknik Üniversitesi
EĢ DanıĢman : Yrd. Doç. Dr. Z. Yağız BAYRAKTAROĞLU ... Ġstanbul Teknik Üniversitesi
Jüri Üyeleri : Doç. Dr. Cemal BAYKARA ... Ġstanbul Teknik Üniversitesi
Yrd. Doç. Dr. Mehmet BOZCA ... Yıldız Teknik Üniversitesi
Yrd. Doç. Dr. Utku BÜYÜKġAHĠN ... Yıldız Teknik Üniversitesi
ĠTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü‟nün 503081222 numaralı Yüksek Lisans Öğrencisi Alper GERÇEK, ilgili yönetmeliklerin belirlediği gerekli tüm Ģartları yerine getirdikten sonra hazırladığı “ ĠKĠ AYAKLI YÜRÜYEN ROBOT TASARIMI VE PROTOTĠP ĠMALATI ” baĢlıklı tezini aĢağıda imzaları olan jüri önünde baĢarı ile sunmuĢtur.
Teslim Tarihi : 19 Aralık 2011 Savunma Tarihi : 16 Ocak 2012
v
vii ÖNSÖZ
Bilgi ve tecrübeleriyle, tez ve proje süresince yardım ve rehberliklerini benden esirgemeyen Prof. Dr. Hikmet KOCABAġ ve Yrd. Doç. Dr. Z.Yağız BAYRAKTAROĞLU hocalarıma teĢekkürü borç bilirim.
Ayrıca, bu projenin hayata geçirilmesini sağlayan TÜBĠTAK ve Altınay Robotik‟e, projede beraber çalıĢtığım AraĢ. Gör. Mesut ACAR‟a ve Burak TASASIZ‟a, desteklerini her zaman yanımda hissettiren dostlarım M.GÜNDÜZ‟e, Y.Ç.KARA‟ya, B.BEYHAN‟a, T.H.ORTAÇ‟a, C.GENRE‟ye ve çok sevdiğim aileme teĢekkür ederim.
Ocak 2012 Alper Gerçek
ix ĠÇĠNDEKĠLER Sayfa ÖNSÖZ ... vii ĠÇĠNDEKĠLER ... ix KISALTMALAR ... xi
ÇĠZELGE LĠSTESĠ ... xiii
ġEKĠL LĠSTESĠ ... xv
ÖZET ... xvii
SUMMARY ... xix
1. GĠRĠġ ... 1
1.1 Tezin Amacı ... 1
1.2 Ġnsan Temaslı Robotiğin Bugünü ve Geleceği ... 1
1.3 Mevcut Ġnsansı Robotlar ve Özellikleri ... 2
2. TASARIM KRĠTERLERĠ ... 7
2.1 Ödevin Tanımı ... 7
2.2 Tasarım Kriterlerinin Belirlenmesi ... 7
2.3 Ġstekler Listesi ... 14
3. MEKANĠK TASARIM ... 15
3.1 Fonksiyon Strüktürlerinin OluĢturulması ... 15
3.2 Konsept Tasarım ... 18
3.3 Detaylı ġekillendirme ... 19
3.3.1 Gövde konstrüksiyon detayları ... 21
3.3.2 Kalça konstrüksiyon detayları ... 21
3.3.3 Diz konstrüksiyon detayları ... 23
3.3.4 Bilek konstrüksiyon detayları ... 25
3.4 Zayıf Kesit Analizleri ... 28
4. ELEKTRĠK TASARIMI VE BĠLGĠSAYAR BENZETĠMĠ ... 33
4.1 Elektrik Tasarımı ... 33
4.1.1 Kullanılan ekipmanlar ... 33
4.1.2 HaberleĢme ve bağlantı Ģeması ... 34
4.2 Bilgisayar Benzetimi ... 36
4.2.1 Benzetim modelinin oluĢturulması ... 36
4.2.2 Eklemlere ait hız, moment ve yer değiĢimlerinin belirlenmesi ... 38
5. SON ġEKĠLLENDĠRME VE ĠMALAT ... 41
5.1 Hazır Elemanların Seçimi ... 41
5.2 Ġmalat ve Montaj Süreci ... 45
6. SONUÇ VE ÖNERĠLER ... 51
KAYNAKLAR ... 53
EKLER ... 55
xi KISALTMALAR
HRP : Humanoid Robot Project
AIST : Advanced Industrial Science and Technology METI : Ministry of Economy, Trade and Industry
NEDO : New Energy and Technology Development Organization ZMP : Zero Moment Point
DC : Direct Current
FEM : Finite Element Method MPC : Model Predictive Control CAD : Computer Aided Design
CAM : Computer Aided Manufacturing LTSM : Lineer Ters Sarkaç Modeli DOF : Degrees of Freedom
xiii ÇĠZELGE LĠSTESĠ
Sayfa
Çizelge 1.1 : Asimo‟nun baĢlıca teknik özellikleri. ... 3
Çizelge 1.2 : HRP serisinin baĢlıca teknik özellikleri. ... 4
Çizelge 1.3 : Johnnie ve LOLA teknik özellikleri. ... 5
Çizelge 2.1 : Ġstekler listesi. ... 14
Çizelge 3.1 : Genel özellikler ... 20
Çizelge 3.2 : Kalça ekleminde kullanılan hazır elemanlar. ... 23
Çizelge 3.3 : Diz ekleminde kullanılan hazır elemanlar. ... 25
Çizelge 3.4 : Bilek ekleminde kullanılan hazır elemanlar. ... 27
xv ġEKĠL LĠSTESĠ
Sayfa
ġekil 1.1 : Asimo. ... 3
ġekil 1.2 : HRP-4C ve HRP-4. ... 4
ġekil 1.3 : Johnnie ve LOLA ... 5
ġekil 2.2 : Robot yürüme yörüngesi. ... 9
ġekil 2.3 : Çubuk model. ... 9
ġekil 2.4 : Bilek x ekseni yer değiĢimi ve tork grafikleri. ... 10
ġekil 2.5 : Bilek y ekseni yer değiĢimi ve tork grafikleri. ... 11
ġekil 2.6 : Diz y ekseni yer değiĢimi ve tork grafikleri. ... 11
ġekil 2.7 : Kalça x ekseni yer değiĢimi ve tork grafikleri. ... 12
ġekil 2.8 : Kalça y ekseni yer değiĢimi ve tork grafikleri. ... 13
ġekil 2.9 : Kalça z ekseni yer değiĢimi ve tork grafikleri. ... 13
ġekil 3.1 : Kalça eklemi verbal fonksiyon strüktürü. ... 15
ġekil 3.2 : Kalça eklemi elemanter fonksiyon strüktürü... 16
ġekil 3.3 : Diz eklemi verbal fonksiyon strüktürü. ... 16
ġekil 3.4 : Diz eklemi elemanter fonksiyon strüktürü. ... 17
ġekil 3.5 : Bilek eklemi verbal fonksiyon strüktürü. ... 17
ġekil 3.6 : Bilek eklemi elemanter fonksiyon strüktürü. ... 17
ġekil 3.7 : Robot konsept tasarımı. ... 18
ġekil 3.8 : Robot CAD modeli. ... 19
ġekil 3.9 : Genel boyutlar. ... 20
ġekil 3.10 : Gövde konstrüksiyonu ... 21
ġekil 3.11 : Kalça konstrüksiyonu ... 22
ġekil 3.12 : Diz konstrüksiyonu. ... 23
ġekil 3.13 : Diz mekanizması. ... 24
ġekil 3.14 : Bilek konstrüksiyonu. ... 26
ġekil 3.15 : Bilek mekanizması. ... 26
ġekil 3.16 : Kardan mili. ... 27
ġekil 3.17 : Ayak bağ parçası yer değiĢimi FEM analizi. ... 28
ġekil 3.18 : Bilek aktarma x parçası yer değiĢimi FEM analizi. ... 29
ġekil 3.19 : Diz bağlantı saç parçası yer değiĢimi FEM analizi. ... 29
ġekil 3.20 : Diz motor tutucu parçası yer değiĢimi FEM analizi. ... 30
ġekil 3.21 : Kalça aktarma bağ parçası yer değiĢimi FEM analizi. ... 30
ġekil 3.22 : Kalça motor üstü aktarma parçası yer değiĢimi FEM analizi. ... 31
ġekil 3.23 : Kalça bağ parçası yer değiĢimi FEM analizi. ... 31
ġekil 4.1 : Maxon artımlı ve Scancon mutlak enkoder. ... 33
ġekil 4.2 : Ati mini 85 kuvvet/tork sensörü. ... 34
ġekil 4.3 : Maxon Epos motor sürücü ve Adventech endüstriyel bilgisayar. ... 34
ġekil 4.4 : HaberleĢme ve bağlantı Ģeması. ... 35
ġekil 4.5 : Bilgisayar benzetimini. ... 36
ġekil 4.6 : Kontrol sistemi. ... 36
xvi
ġekil 4.8 : Bilek (x) eklemi hız, tork ve yer değiĢimi grafiği. ... 38
ġekil 5.1 : Kalça x ekseni motor çalıĢma alanı ve motor karakteristiği. ... 41
ġekil 5.2 : Kalça y ekseni motor çalıĢma alanı ve motor karakteristiği. ... 42
ġekil 5.3 : Diz kinematiği. ... 42
ġekil 5.4 : Diz motoru çalıĢma alanı ve motor karakteristiği. ... 43
ġekil 5.5 : Eklem torkunun açıya bağlı değiĢimi. ... 43
ġekil 5.6 : Bilek motoru 1 çalıĢma alanı ve motor karakteristiği. ... 44
ġekil 5.7 : Bilek motoru 2 çalıĢma alanı ve motor karakteristiği. ... 44
ġekil 5.8 : Teknik resim örneği. ... 45
ġekil 5.9 : Alt bacağa ait montaj resmi örneği. ... 46
ġekil 5.10 : Ġmal edilen robot parçaları. ... 46
ġekil 5.11 : Ġki ayaklı yürüyen robot. ... 47
ġekil 5.12 : Kalça eklem detayı. ... 47
ġekil 5.13 : Diz eklem detayı. ... 48
ġekil 5.14 : Bilek eklem detayı. ... 48
ġekil 5.15 : Bilek eklemi revizyonu. ... 49
ġekil 5.16 : Bilek aktarma x parçası ve revizyon CAD modeli. ... 50
ġekil 5.17 : Bilek aktarma x parça revizyonu. ... 50
ġekil A.1 : Koller elemanter fonksiyon simgeleri. ... 56
ġekil B.1 : Bilek (y) eklemi hız, tork ve yer değiĢimi grafiği. ... 57
ġekil B.2 : Diz eklemi hız, tork ve yer değiĢimi grafiği. ... 58
ġekil B.3 : Kalça (x) eklemi hız, tork ve yer değiĢimi grafiği. ... 59
ġekil B.4 : Kalça (y) eklemi hız, tork ve yer değiĢimi grafiği. ... 60
ġekil B.5 : Kalça (z) eklemi hız, tork ve yer değiĢimi grafiği. ... 61
ġekil C.1 : Diz eklemine ait kinematik denklemler. ... 62
ġekil C.2 : Bilek eklemine ait kinematik denklemler. ... 62
ġekil D.1 : Ġmalat sipariĢ formu sayfa 1. ... 64
xvii
ĠKĠ AYAKLI YÜRÜYEN ROBOT TASARIMI VE PROTOTĠP ĠMALATI ÖZET
Bu tezde, on iki serbestlik derecesinden oluĢan yürüyen bir robotun prototip imalatının yapılması hedeflenmiĢtir. Ġnsansı robot araĢtırmaları içinde iki ayaklı yürüme en zorlu mühendislik problemlerinden biridir. Bu projenin, iki ayaklı yürüme konusunda tecrübe sağlaması ve bundan sonraki insansı robot projeleri için bir ön çalıĢma teĢkil etmesi amaçlanmıĢtır. Bu nedenle robot tasarımında, kollar ve kafa uzuvları bulunmamaktadır.
Robotun, gövde, kalça eklem grubu, diz eklemi ve bilek eklem grubu olmak üzere dört ana montaj grubundan oluĢması planlanmıĢtır. Montaj gruplarına ait tasarım kriterlerini belirleyebilmek için, boyutları ve kütlesi öngörülmüĢ bir çubuk modelin, bilgisayar ortamındaki benzetiminden faydalanılmıĢtır. Çubuk modelin fiziksel parametreleri belirlenirken, projenin hedefleri ve literatürdeki insansı robotların mevcut değerleri göz önüne alınmıĢtır. Analizler sonucunda çubuk modele ait eklem açısal yer değiĢimleri, tork ve açısal hız değerlerine ulaĢılmıĢtır. Elde edilen bu değerler ve hazırlanan istekler listesi sayesinde tasarımı yapılacak robot için tasarım kriterlerini oluĢturmuĢtur.
Ödevin açık Ģekilde tasvir edilmesi ve projenin çerçevesinin oluĢturulmasından sonra eklemlere ait mekanik sistemlerin verbal yapı strüktürleri oluĢturulmuĢtur. Bu Ģemalar sistemlerin sahip olduğu giriĢ ve çıkıĢ büyüklüklerini enerji, sinyal ve madde olmak üzere üç farklı birimde tanımlayarak, birimlerin birbiri arasındaki iliĢkileri gösterir. Verbal yapı strüktürleri kullanılarak sistemin elemanter fonksiyon strüktürü, Koller elemanter fonksiyon simgeleriyle ifade edilip gösterilmiĢtir.
Tasarım kriterlerine ve ödev tanımına cevap veren bir konsept tasarımı ortaya atılmıĢ, detaylandırma bu konsept tasarım üzerinden yapılmıĢtır.
Robot eklemlerine ait detaylı tasarım bölümünde, kullanılan hazır elemanlar ve mekanik yapı ayrıntılı Ģekilde ele alınmıĢtır. Tasarım sırasında, konumu ve yapısı sebebiyle riskli görünen parçaları, sonlu elemanlar yöntemiyle statik yapısal analizine tabi tutulmuĢ, gerekli görülen parçalarda iyileĢtirmeye gidilmiĢtir.
Mekanik tasarımın ve hazır elemanların belirlenmesinden sonra, robot üstüne konuĢlandırılmıĢ elektrik ve kontrol ekipmanlarının tanıtımı yapılmıĢ, bir biriyle olan iliĢkileri belirlenmiĢtir. Ayrıca çubuk model için yapılan bilgisayar benzetimi, tasarlanan model ile tekrar edilerek doğruluğu yüksek yer değiĢimi, tork ve hız değerleri hesaplanmıĢtır. Bu değerler kullanılarak, seçilen hazır elemanların ve tasarımın doğrulaması yapılmıĢtır.
Tasarımı biten parçaların, imalat ve montaj resimlerinin oluĢturulması, uygun imalat yöntemleri ve toleransların seçimi yapılmıĢtır. Ġmalat listesini, teknik resimleri ve imalat sırasında gerekli tüm bilgileri içeren imalat klasörü oluĢturulmuĢtur. Akabinde montaj ve ilk denemeler sırasında karĢılaĢılan sorunlar ve ek önlemler için robot tasarımı üzerinde belirli güncellemeler yapılarak, robota son hali verilmiĢtir.
xix
DESIGN AND CONSTRUCTION OF 12 DOF BIPED ROBOT SUMMARY
This thesis presents design and construction details of a 12 Dofs biped walking robot. Bipedal walking is one of the most challenging research fields on humanoid robots. So this work aimed at providing experience on bipedal walking and to be pre-study of design and construction of a full humanoid robot. Therefore, biped robot design has no head and arms. Robot structure is formed by four subassemblies with torso, hip, knee and ankle. Kinematic structure is 6-Dof at the leg, 3 Dof at the hip, one at the knee and two at the ankle. The biped robot‟s total weight is 55 kg and its height is 142 cm.
Humanoid robots are autonomous robots, because they can adapt to changes in their environments or their self and continue to reach their goal. This is the main difference between humanoid and other kinds of robots. In this context, some of the capacities of a humanoid robot may include, among others: self-maintenance, autonomous learning, avoiding harmful situations to people, property and itself, safe interacting with human beings and the environment.
Humanoid robots are created to imitate some of the same physical and mental tasks that humans undergo daily. Scientists and engineers from many different fields combine their efforts to create a robot as human-like as possible. The main goal for the robot is that one day it will be able to both understand human intelligence, reason and act like humans. If humanoids are able to do so, they could eventually work in collaboration with humans to create a more productive and higher quality future. Another important benefit of developing humanoid robot is to understand the human body's biological and mental processes.
Asimo is one of the most successful humanoid robot project for all times. Honda and Wako Fundamental Technical Research Center develop it since middle of the 1980‟s. Until today, 12 different prototypes are developed and manufactured. The most popular one of these prototypes is announced in 2005 with name of New Asimo. HRP is another milestone humanoid robot prototype, is developed by AIST, METI and NEDO in Japan. In the past several years, successful prototypes HRP4-C and HRP-4 are announced to public.
In order to define design criteria belongs to assembly groups; hip, knee and ankle, a beam model simulation is used with a pre-defined dimensions and mass. Bipedal robots in literature are considered in defining masses and dimensions for beam model simulation.
Beam robot model has 12 Dofs and 35 kg mass totally. Joints‟ angular displacements, angular velocities and torques are revealed form results of computer simulation based on beam model. Simulated walking speed of the beam model is 1 km/h under condition of predefined foot trajectories. In the presence of the
xx
simulation results, an inquiry list is generated and design criteria of bipedal robot studied in this thesis is derived from results and that inquiry list.
After clarification of the goals and defining the frame of the project, verbal construction structures of joints‟ mechanical systems are derived. These schemes, states systems inputs and outputs in terms of energy, signal, matter, and defines interactions between them. System‟s elementary function structure is expressed with Koller elementary function figures using the verbal construction structure.
A concept design that meets the requirements of design criteria and project goals, is introduced and improvements and detailing of project is made based of this concept design. Concept design describes location, shapes, manufacturing techniques and power transmission system of the joints.
Mechanical structure and units such as motors, couplings etc. are explained in the section of robots joints detailed design. During the design phase, parts that are seem to be critical according to their structure, are analyzed with finite element methods and necessary improvements are done.
All Dofs are driven by dc motors. Harmonic drive units are used to reduce the velocity which is provided by motors. Also, it provides stiff and robust mechanical structure because of it has no backlash. Axes of the at hip joint, intersect at one point. Thus, inverse kinematic calculations are fairly straightforward. Incremental encoders are mounted to motor shafts to feedback the system. Moreover, initial conditions are defined by absolute encoders, are located to rotary axes of the each hip joints. Lower and upper legs consist of U-profiles containing all actuation and transmission mechanism of the knee and ankle joints. An industrial computer with real-time operating system, all motor drivers and sensors interfaces and a battery are situated on an upper body upon the hip joints.
Knee and ankle joints are driven by vertically placed actuators through ball screw mechanism. Actuators and transmission driving higher than the driven rotating Dofs. In such a kinematic configuration, the center of mass of the robot moves also higher in vertical with respect to that of robots with direct driven joints.
The knee joint has 90 degrees motion range, and it is driven by a ball screw mechanism which is actuated by a dc actuator placed in the upper leg. To provide the required conversion ratio, ball screw mechanism is used to as velocity reducer. In a same way to the hip joint, the incremental encoder is mounted to the dc motor shaft of the knee joint, and also, the absolute encoder is placed on the knee joint shaft to get rid of the measurement errors which may occur because of transmission mechanisms.
In the lower leg, 2 Dofs of the ankle joints are driven by dc electrical actuators. Driving torque of the actuators is transmitted to the ankle joints by ball screw mechanism similar to the knee joint.
The ball screw mechanism are guided on a polyamide part which is mounted on lower leg, therefore only linear displacements are allowed to the mechanism. Complexity of the power transmission of the ankle joint causes uncertain feedback by only incremental encoder. Therefore, additional absolute encoders are mounted to each ankle joints. Besides, 6 axes force-torque sensors are placed over feet to measure the forces and torques which are required for the control loop.
xxi
The sensory system of the biped robot includes incremental and absolute encoders at all 12 joints and two force-torque sensors at each ankle. The components of the interaction forces exerted by the ground on the biped robot will be measured.
The incremental encoders attached to the motor shafts to measure the angular displacements relative to initial values of each joint. Resolution of the incremental encoder which is 500 increments per revolution satisfies qualified measurement with highly stiff harmonic drive gears.
Since an incremental encoder measures differentiation of angular positions, initial angular position of all joints must be measured by absolute encoders. The absolute encoders which are integrated to shafts of joints measure the initial values of joints before the biped robot stars walking. Measurement errors of the absolute encoders are negligible thanks to its 12-bit resolution pre revolutions.
The biped robot consist of 12 Maxon dc motors driven by Epos motor drivers. The motor drivers drive dc motors with respect to trajectory data which is received from the computer via canbus.
The embedded computer receives data from absolute encoders and force-torque sensors and transmits data to motor drivers via canbus. The computer which is installed embedded real time Linux operating system will provide the trajectories for static walking and control algorithms for dynamic walking.
To simulate the biped robot model and control algorithm, Msc-Adams and Matlab-Simulink software packages are used. Matlab-Simulink is responsible for the pattern generation and the dynamic controller, and Adams is responsible for the biped robot model. Reference joint trajectories are generated by Simulink and are sent to Adams. Adams solves the inverse dynamics of the biped robot and sends joint torques and contact forces back to Simulink.
Feet paths are generated line and also desired ZMP references are generated off-line in accordance with the foot placements. To solve the inverse kinematics problem of the biped robot model, feet and torso paths must be known simultaneously. Torso path is generated to ensure dynamic balance of the robot. In torso path generation model predictive control and linear inverted pendulum model is used.
Adams takes reference joint trajectories as inputs and gives joint torques and contact forces as outputs. CAD drawings of the parts are imported into Adams and all material properties and constraints are defined in Adams environment.
Subsequent to selection of ready to use units and final design, electronic components and control equipments that takes place in the project are defined and interactions between each other is explained.
Besides, computer simulation derived for beam model, is rerun for new designed model and angular displacements, angular velocities and torques are calculated with a high accuracy. Design and selection of ready to use units are validated with new simulation results.
Following to design cycle, technical drawings for manufacturing and assemblies are drawn according to convenient manufacturing techniques and tolerances are defined. Manufacturing folder which contains technical drawings and all necessary information for manufacturing is created. Sequent, in the light of problems encountered during assemblies and first trials, some modifications are done and final design is released.
xxii
After construction and assembly process and integration electrical components, joint‟s basic functions and control system has been tested with movements in the air. The transmission mechanism of the hip, knee and ankle joints, are tested under various input. All sensors have been put in use and joint position references successfully controlled. The next step is, put the robot on ground and perform the actions are done in air. After test stage, experimentation of biped walking will start.
1 1. GĠRĠġ
1.1 Tezin Amacı
Bu tezde, iki ayaklı yürüme davranıĢının deneysel olarak incelenmesi amacıyla iki ayaklı yürüyen bir robot prototipinin imalatı hedeflenmektedir.
Ayrıca, mekanik tasarımın çevre birimlerle olan iliĢkisine, elektrik- elektronik birimlerinin seçimi ve tasarımına da, çalıĢmanın bütünlüğü açısından değinilecektir. Bu tezde yapılan çalıĢmaların sonunda elde edilen, on iki serbestlik dereceli bir insansı robotun yürüme ve hareket mekanizmaları hakkındaki bilgi ve tecrübelerin, olası yapılacak, insansı robot için ön çalıĢma olması amaçlanmıĢtır.
1.2 Ġnsan Temaslı Robotiğin Bugünü ve Geleceği
Robotik, günümüz mühendisliğinin popülerliği artan ve geliĢim hızı yüksek bir çalıĢma alanıdır. Aynı hızda robotiğin sosyal hayatımızdaki yeri de geliĢmekte ve kalıcılaĢmaktadır. Öncelikle ağır sanayide baĢlayan robotikleĢme, yüksek verimliliği ve kalite ortalamasıyla artık sadece iĢ ve iĢçi güvenliği için değil, kalite ve kapasite arttırıcı çözümler için de kullanılmaktadır.
Neredeyse artık her yerde karĢılaĢılabilen robotik uygulamalarına rağmen, insan temaslı robotik çözümler göz önüne alındığında henüz geliĢmekte olan bir dal olduğu görülür.
Robotiğin insan ihtiyaçlarını karĢılaması amacıyla direk olarak sosyal yaĢam içinde, hatta evlerimizde kullanılması fikri yeni değildir. Ġnsan yapımı, insan benzeri varlık fikri mitolojik zamana kadar uzanmaktadır.
Daha yakın zamana bakarsak; Leonardo Da Vincinin, tamamen makara ve halatlardan oluĢan, oturup kalkabilen, kolu, kafası ve çenesini oynatabilen robot eskizleri bulunmaktadır [1]. Bu fikir günümüzün modern teknolojiyle beraber harmanlanarak, insansı robotların ev iĢleri, yardıma muhtaç insanların bakımı, hizmet ve eğlence sektörü gibi birçok alanda yararlı olabileceği Ģekline dönüĢmüĢtür.
2
Sosyal hayatımızı incelediğimiz zaman; insansı robot Ģeklinde modellenmiĢ reklam maskotları, konserlerde kullanılan robot dans grupları gibi birçok örneğin ilgi görmesi, kamuoyunun bu fikre yakınlığının kanıtıdır. Bu ilgi, insansı robot araĢtırma ve araĢtırıcılarının sayısını da arttırmaktadır.
1980‟li yılların ortalarında Honda modern anlamda ilk olarak, insan görünüĢüne benzeyen, çevresiyle ve insanlarla iletiĢim içinde görev alan bir robot yapmak amacıyla çalıĢmalarına baĢlamıĢtır [2]. Ġnsansı robot teknolojisi henüz bu noktalara gelemese de amacına emin adımlarla yürüyen bir çok baĢarılı prototip geliĢtirilmiĢtir. Ġnsansı robotlar üzerine baĢlıca çalıĢmalar Japonya, Güney Kore ve Almanya tarafından yapılsa da son dönemde birçok ülke insansı robot alanında çalıĢmalar yapmaya baĢlamıĢtır. Ülkemizde ise çok sınırlı sayıda olmakla beraber çalıĢmalara baĢlayan ülkeler arasında bulunmaktadır. Sabancı Üniversitesi bünyesinde geliĢtirilen SÜRALP, 2009 yılında kamuoyuna duyurulmuĢtur [3].
Günümüz teknolojisiyle yapılan insansı robotlar, laboratuar ortamından çıkıp gündelik hayatlarımıza girecek seviyelere ulaĢamamıĢtır fakat mevcut çalıĢmalarda gelinen noktaya göz atarsak insansı robot geleceğinin parlak olduğu sonucuna varabiliriz.
1.3 Mevcut Ġnsansı Robotlar ve Özellikleri
Prototip imalatları tamamlanmıĢ baĢarılı insansı robot örneklerini incelersek;
Asimo; Honda ve Wako Temel Teknik AraĢtırma Merkezi tarafından geliĢtirilmiĢtir. 1986‟da baĢlayan çalıĢmalar sonucunda, günümüze kadar 12 farklı versiyonu üretilmiĢtir [4-5]. “Yeni Asimo” adıyla 2005 yılında kamuoyuna sunulan versiyonu, insansı robotlar alanında yapılan en üst seviye prototiplerdendir [6].
2005 yılında üretilen Asimo‟nun baĢlıca teknik özellikleri Çizelge 1.1.‟de gösterilmiĢtir [7]. Asimo; 3‟ü kafada, 7‟Ģer, kollarda, 2‟Ģeri ellerde,1‟i belde ve 6‟sı bacaklarda olmak üzere toplamda 34 serbestlik derecesine sahiptir.
Kafa kısmına konumlandırılmıĢ kamera sayesinde etrafında konumlanmıĢ cisimleri fark edebilmekte ve hareketlerini ve yönünü bu bilgiler ıĢığında güncellemektedir. Hareket eden cisimleri izleyip yönünü ve uzaklığını tayin edebilmektedir. Bu özellik ona insanlarla vücut dili ile anlaĢabilmesine olanak verir, örnek olarak ona el
3
sallayan bir insanın hareketini ve yönünü algılayıp karĢılık verebilmektedir. Ayrıca yüz ve ses tanıma teknolojisi de bulunmaktadır.
ġekil 1.1 : Asimo.
Çizelge 1.1 : Asimo‟nun baĢlıca teknik özellikleri.
Serbestlik Derecesi 34
Ağırlığı 54 kg
Ölçüleri 130 x 45 x37 cm Maksimum Yürüme Hızı 2.7 km/sa
Maksimum KoĢma Hızı 6 km/sa Güç kaynağı Li-ion 51.8V
Pil ömrü 40 dak.
HRP; Japonya Ekonomi Bakanlığı‟nın sponsorluğunda, AIST, METI ve NEDO ortaklaĢmasıyla geliĢtirilmektedir. 1997‟den bu yana 7 adet HRP versiyonu kamuoyuna duyurulmuĢtur. Bunlardan 2009‟da tanıtılan, kadın görünümlü 42 serbestlik dereceli HRP4-C kamuoyunun ilgisini çekmiĢ ve basında geniĢ yer bulmuĢtur. Oldukça gerçekçi Ģekilde tasarlanmıĢ bir surata sahip robot, yüzünde barındırdığı 8 serbestlik derecesiyle insan mimiklerini taklit etme yeteneğine sahiptir. Ġnsan sesini algılama ve cevaplama yetisi de bulunmaktadır [8-9].
HRP-4C‟nin baĢarısından hemen sonra, 2010 yılında HRP-4 kamuoyuna açıklanmıĢtır. Ġnce ve hafif tasarımıyla yalnızca 39 kg ağırlığında ve 34 serbestlik derecesine sahip olan robot, yeni nesil hafif insansı robot olarak lanse edilmiĢtir [10-13].
4
ġekil 1.2 : HRP-4C ve HRP-4.
Çizelge 1.2 : HRP serisinin baĢlıca teknik özellikleri. HRP-1 (1997) HRP-2 Promet (2002) HRP-4C (2009) HRP-4 (2010) Serbestlik Derecesi 28 30 42 34 Ağırlığı 130 kg 58 kg 43 kg 39 kg Ölçüleri 160 x 60 x55 cm 154 x 62 x36 cm 158 cm 151 x 44 x27 cm Maksimum
Yürüme Hızı 2 km/sa 2 km/sa 1.8 km/sa 1.6 2 km/sa Güç kaynağı Ni-Zn 135V/6Ah Ni-Mh 48V/14.8Ah - Ni-Mh 48V/5.4Ah
Pil ömrü 25dak. - 20 dak. -
Johnnie; Almanya‟da Münih Teknik Üniversitesi bünyesinde geliĢtirilen ve 2003 yılında kamuoyuna duyurulan iki ayaklı robot projesidir [14]. 23 serbestlik dereceli robot, hafif ve ince tasarımıyla ve elde ettiği baĢarılı dinamik yürüme sonuçları sayesinde dikkat çeken insansı robot projelerinin baĢında gelmektedir [15-16].
5
ġekil 1.3 : Johnnie ve LOLA.
LOLA; Johnnie‟nin baĢarısından sonra aynı ekip, LOLA isimli insansı robotu geliĢtirmiĢtir [17]. Johnnie‟ye göre teknik alt yapı, tasarım, imalat tekniği açısından daha ileri seviye hedeflenmiĢtir. Ġnsansı robotlar arasında kendine has özellikleri; ana konstrüksiyon parçalarının topoloji optimizasyonu yardımıyla tasarlanması, aktif kontrollü ayak baĢ parmağı ile bir bacaktaki serbestlik derecesinin 7‟ye çıkarılması, redüktör, motor ve sensörlerden oluĢan kompakt eyleyici tasarımıdır. LOLA‟nın yapımındaki önemli hedefler arasında iki ayaklı yürümede ki en zor alanlardan biri olan dinamik yürüme konusunda Asimo‟nun ulaĢtığı değerlerle rekabet edebilmesi vardır [18-19].
Çizelge 1.3 : Johnnie ve LOLA teknik özellikleri.
Johnnie LOLA
Serbestlik Derecesi 23 25
Ağırlığı 40 kg 60 kg
Ölçüleri 180 cm 180 cm
Maksimum Yürüme Hızı 2.4 km/sa 5 km/sa (hedef)
7 2. TASARIM KRĠTERLERĠ
Proje çalıĢmasının sınırlarının belirlenmesi ve çalıĢmanın istenilen sonuca ulaĢabilecek Ģekilde kurgulanması için ödev tanımının net ve eksiksiz Ģekilde ortaya konması gerekmektedir.
Teknik yeterlilikler ve eldeki olanaklar ıĢığında hedeflenen sonuç önceden belirlenmeli, o sonuca ulaĢılmasını sağlayacak fonksiyon strüktürünün ve istekler listesinin oluĢturulması gerekmektedir.
2.1 Ödevin Tanımı
Bu çalıĢmada; iki ayaklı yürüme hareketinin incelenmesi için, mümkün olduğunca insan anatomisini temel alan, 12 serbestlik dereceli yürüyen bir robotun imalatı hedeflenmektedir.
Proje, insansı robot yapımı için ön araĢtırma çalıĢması olarak düĢünüldüğünden robotun üst gövde, kafa ve kol kısımları projeye dâhil edilmeyecektir.
Mekanik tasarım süresince, istekler listesinde belirtilen fonksiyonları yerine getirebilecek, maliyet ve imal edilebilirlik gibi gerçekleri gözeten optimum tasarıma ulaĢılmaya çalıĢılacaktır.
2.2 Tasarım Kriterlerinin Belirlenmesi
Konsept tasarımın oluĢturulması sırasında seçilecek hazır elemanların özellikleri, konstrüksiyona bire bir bağımlıdır, fakat konstrüksiyon da, hazır elemanlar boyutunda sınırlıdır. Bu birbirine bağımlılık, tasarım aĢamasında iterasyon yolunun kullanılmasını mecbur kılmaktadır.
Sağlıklı bir yürüme hareketi için gereken minimum serbestlik derecesi ve ait oldukları bölgeler, proje öncesinde belirlenmiĢtir. Bu bilgi ıĢığında bilgisayar ortamında robotun kabaca benzetimi yapılabilir. Çubuklar Ģeklinde modellenen uzuvlara, yine kabaca tahmini kütleler atanır. Belirlenen yürüme ve hareketler sonucunda, tanımlanan eklemlere ait maksimum hız, yer değiĢimi ve moment
8
değerleri hesaplanabilmektedir. Bu değerler tasarım baĢlangıç kriterleri olarak tanımlanır, tasarımı sınırlar ve hazır elemanların seçimine yön verir.
ġekil 2.1 : Çubuk model ve eksen takımları.
Ön benzetim için hazırlanan 35 kg kütleli çubuk model, ana yapı olarak; gövde, üst bacak, alt bacak ve ayak kısımlarından oluĢmaktadır. Önerilen robot modelinde, yürüme iĢlevini sağlıklı bir Ģekilde yerine getirebilecek ve genel olarak dünya literatüründe kabul görmüĢ, 3 serbestlik derecesi kalça ekleminde, 1 serbestlik derecesi diz ekleminde ve 2 serbestlik derecesi bilek ekleminde, olacak Ģekilde toplamda 12 serbestlik dereceli bir yürüyen robot modeli öngörülmüĢtür [20].
Çubuk model 1 m/s hızla, önceden tanımlanan yörünge üzerinde, ZMP yöntemi kullanılarak yürütülmüĢtür. Robotikte kullanılan manasıyla ZMP; düĢey atalet ve yer çekimi kuvvetlerinin toplamının sıfıra eĢit olduğu noktayı zemin üzerinde belirler. Robot tüm hareketlerini, kontrol algoritmasının önceden öngördüğü ZMP nokta yörüngesine bağlı yapar. Robotun bu nokta yörüngesini takip etmesi sağlanarak yerçekimi ve atalet kuvvetlerinin yatay yönde moment oluĢturması engellenir. Robot yürüme yörüngesi sırasıyla; düz yürüme, altı basamak merdiven çıkma, doksan derece köĢe dönme, altı basamak merdiven inme, yan yürüme gibi olabildiğince çeĢitli hareket durumlarının gözlemlenebileceği Ģekilde hazırlanmıĢtır.
9
Yörünge, çubuk modelin bilgisayar benzetimi ve çubuk model üzerinde verilen serbestlik dereceleri Ģekil 2.2 ve 2.3‟te gözükmektedir.
ġekil 2.2 : Robot yürüme yörüngesi.
ġekil 2.3 : Çubuk model.
Çubuk model bilgisayar benzetimi ile elde edilen eklemlere ait maksimum yer değiĢimleri ve maksimum tork değerleri tasarım kriterleri olarak irdelenmiĢtir.
10
Hareketler sağ ve sol tekrarlı olduğu için sağ ve sol bacaklarda çıkan maksimum yer değiĢtirme ve tork değerleri aynı çıkmaktadır. Bu sebeple tek bir bacak üzerindeki değerleri incelemek yeterli olacaktır. Referans olarak sol bacak benzetim değerleri alınmıĢtır.
Sol Bilek x ekseni yer değiĢimi ve tork Ģekil 2.4‟de gösterilmiĢtir.
ġekil 2.4 : Bilek x ekseni yer değiĢimi ve tork grafikleri.
Yörünge üzerindeki harekette, bilek x ekseni için ortalama açısal yer değiĢimi 0,15 radyan, eklem düzeyindeki ortalama tork; 20 Nm civarındadır.
Maksimum yer değiĢtirme ise 0,35 rad olarak, robotun yan yürüme esnasında ölçülmektedir. Bu veriler ıĢığında yapılacak mekanik tasarımın bilek x ekseni için minimum 24°‟lik hareket serbestliği olması gerekmektedir.
Sol Bilek y ekseni yer değiĢimi ve tork Ģekil 2.5‟de gösterilmiĢtir.
Bilek y ekseni için ortalama açısal yer değiĢimi 0,75 radyan, eklem düzeyindeki ortalama tork; 25 Nm civarındadır. Maksimum yer değiĢtirme ise 1,25 rad olarak, robotun merdiven çıkma esnasında ölçülmektedir.
11
ġekil 2.5 : Bilek y ekseni yer değiĢimi ve tork grafikleri.
12
ġekil 2.6‟da görüldüğü gibi diz eklemi için öngörülen ortalama yer değiĢimi 1 rad, eklem düzeyindeki tork değeri ise 50 Nm civarındadır. Maksimum açısal yer değiĢim değeri 1,75 rad olarak robot merdiven çıkarken okunmaktadır.
Sol kalça x ekseni yer değiĢimi ve tork Ģekil 2.7‟de gösterilmiĢtir.
ġekil 2.7 : Kalça x ekseni yer değiĢimi ve tork grafikleri.
Kalça x ekseni için ortalama açısal yer değiĢimi 0,1 radyan, eklem düzeyindeki ortalama tork; 30 Nm civarındadır. Maksimum yer değiĢtirme ise 0,3 rad olarak, robotun yan yürüme esnasında ölçülmektedir.
Sol kalça y ekseni yer değiĢimi ve tork Ģekil 2.8‟de gösterilmiĢtir.
Kalça y ekseninde ulaĢılan ortalama açısal yer değiĢimi değeri 0,6 radyan, eklem düzeyinde oluĢan tork 0,25 Nm mertebelerinde olmaktadır. Açısal maksimum yer değiĢim değeri 1,25 rad olarak görülmüĢtür.
13
ġekil 2.8 : Kalça y ekseni yer değiĢimi ve tork grafikleri.
14
Kalça z ekseni, robotun düz yürüyüĢü sırasında kullanılmamıĢtır. KöĢe dönüĢlerinde kullanılan z ekseninin açısal yer değiĢtirme değeri ±0,35 rad olmuĢtur. Kalça z ekseninde eklem mertebesinde oluĢan ortalama tork değeri 10 Nm Ģeklindedir.
2.3 Ġstekler Listesi
Projeye ait istekler listesi çizelge 2.1‟de gösterilmiĢtir. Çizelge 2.1 : Ġstekler listesi. KESIN/ HEDEF ĠSTEKLER K K K K H K H K H K K H K K K
Bacaklarda 6‟Ģar olmak üzere robot toplamda 12 serbestlik derecesine sahip olacak.
Kalça eklemi, eksenleri tek bir noktada kesiĢen 3 serbestlik derecesine sahip olacak.
Diz eklemi bir serbestlik derecesine sahip olacak. Bilek eklemi iki serbestlik derecesine sahip olacak. Robotun toplam ağırlığı 60 kg „ dan daha az olacak.
Robot eksenlerine mutlak sayıcı konacak Ģekilde eklem tasarımları yapılacak.
Robot boyutları insan anatomisine benzetilecek.
Yürüme hızının 2 km/sa çıkmasına robot mekanik aksamı sorunsuz izin verebilecek.
Robot kompakt bir tasarıma sahip olacak.
Güç kaynağının robot üzerine bağlanma durumuna göre tasarım yapılacak. Eklemlerde gerekli redüksiyonu sağlamak için, diĢli boĢluğu bulunmayan harmonik sürücüler kullanılacak.
Tasarımda hafiflik ön planda tutularak, parça tasarımlarında hafifleĢtirme yapılıp yapılamayacağı irdelenecek.
Eklemlerdeki tüm eyleyiciler DC elektrik motoru olacak.
Her eyleyici üzerine montajı yapılmıĢ bir artımlı sayıcı bulunacak.
Ayak tabanına yakın bir yere konuĢlandırılmıĢ 6 eksenli kuvvet sensörü tasarımda bulunacak.
15 3. MEKANĠK TASARIM
Bu bölümde, öncelikle, eklemlerin fonksiyon strüktürü çıkartılarak, o ekleme ait sinyal ve enerji akıĢının gösterimi yapılacaktır. Sonrasında ise bu akıĢ semaları rehberliğinde robotun konsept katı modeli oluĢturulacaktır. Detaylı tasarım, bu konsept üzerinden Ģekillendirilecektir.
3.1 Fonksiyon Strüktürlerinin OluĢturulması
Robot eklemleri yapısal olarak irdelendiğinde, kalça eklemleri için; x,y ve z eksenlerinin hepsi aynı yapı özelliğinde olması tasarım kolaylığı ve kompakt tasarım oluĢturulabilmesi için gerekliliktir. Aynı durum x ve y eksen eksenlerinden oluĢan bilek eklemleri için de mevcuttur. Bu sebeple robot eklemleri üç farklı mekanik yapıdan oluĢmaktadır.
Kalça ekleminde eyleyici olarak elektrik motoru mevcuttur. Motor miline bağlı artımlı enkoder sistemi geri beslemektedir. Kalça eklemlerindeki tork ihtiyacı yüksek olduğu için bu eklemlerde redüktör olarak harmonik sürücü kullanılacaktır. Harmonik sürücü çıkıĢında eklem hareketi oluĢturulmaktadır. Ayrıca her kalça eklemi, dönme ekseninde konuĢlandırılmıĢ mutlak enkoder barındıracaktır. Bu sistem Ģekil 3.1‟ deki gibi verbal fonksiyonlarla ifade edilebilir.
16
Sistemin elemanter fonksiyon strüktürünü elde etmek için, Koller elemanter fonksiyon simgeleri kullanılmıĢtır. Koller‟in önerdiği fonksiyon yapısında; teknik bir sistemin giriĢ ve çıkıĢ büyüklükleri, enerji, sinyal ve madde olarak üç farklı özellikte olabilir. Koller elemanter fonksiyon simgeleri EK A.1‟de gösterilmiĢtir.
ġekil 3.2 : Kalça eklemi elemanter fonksiyon strüktürü.
Diz eklemi için öngörülen sistemde ise, eyleyici olarak elektrik motoru, redüksiyon ve güç aktarımı için ise bilyeli vida bulunmaktadır. Geri besleme için, motor miline direkt bağlı bulunan artımlı enkoderin yanı sıra eklem dönme eksenine yerleĢtirilmiĢ mutlak enkoder de mevcuttur. Bu sistemin verbal fonksiyonlarla ifade edilmesi durumda Ģekil 3.3 elde edilecektir.
ġekil 3.3 : Diz eklemi verbal fonksiyon strüktürü.
Sistemin, Koller simgeleriyle gösterilmiĢ elemanter fonksiyon strüktürü Ģekil 3.4‟te gösterilmiĢtir.
17
ġekil 3.4 : Diz eklemi elemanter fonksiyon strüktürü.
Bilek eklemlerinde eyleyici olarak, kalça ve diz eklemlerinde olduğu gibi elektrikli motor kullanılmıĢtır. Sistemde redüksiyonu sağlamak için ise bilyeli vida kullanılmıĢtır. Robotun ağırlık merkezinin olabildiğince zemine göre düĢey doğrultuda yukarıda olabilmesi için bilek motorları diz eklemi mertebelerine konuĢlandırılacaktır. Bu sebeple bilyeli vidaya aktarılan güç, bilek eksenine ayrı bir mekanizmasıyla iletilmesi gerekecektir.
ġekil 3.5 : Bilek eklemi verbal fonksiyon strüktürü. Sistemin elemanter fonksiyonu ise Ģekil 3.6‟te gösterilmiĢtir.
ġekil 3.6 : Bilek eklemi elemanter fonksiyon strüktürü.
18 3.2 Konsept Tasarım
Detaylı tasarım sürecine baĢlanmadan önce, robot eklemlerinin ve hazır elemanların kullanım Ģekillerinin irdelendiği konsept tasarımın oluĢturulması gerekmektedir. Konsept tasarım, kullanılan parçaların geometrik boyutlarını, imalat yöntemlerini, güç ve aktarma sistemlerini tarif eder.
Robot için oluĢturulan konsept tasarım ġekil 3.7‟da gösterilmiĢtir.
ġekil 3.7 : Robot konsept tasarımı.
Robot konsept tasarımda, eklemlerin sahip olduğu serbestlik dereceleri, tahrik sistemlerinin konumu ve ana konstrüksiyonu oluĢturan parçaların yapısı gözükmektedir.
Kalça ve bilek eklemlerinde, eklemleri oluĢturan eksenler bir noktada kesiĢmektedir. Motorların, kalça ekseninde tahrik ettiği eksene doğrudan bağlanması hedeflenirken, diz ve bilek ekleminde bir aktarım sistemiyle gücün aktarılması öngörülmüĢtür. Bunun sebebi robot ağırlık merkezini olabildiğince zeminden yukarıda olması gerekliliğidir.
Konsept tasarım tamamlanıp, yapılmak istenen çalıĢma açıkça ortaya atılmıĢtır. Görsel konsept veriler ıĢığında gerekli analizler yapılmıĢ ve konsept üzerinden detaylı tasarıma geçilmesine karar verilmiĢtir.
19 3.3 Detaylı ġekillendirme
Bu bölüm robotun mekanik tasarım detaylarını içermektedir. Konsept tasarım üzerinden katı modelin detaylandırılması ve hazır eleman seçimleri yapılmıĢtır. Robot, Gövde, kalça, diz ve bilek konstrüksiyonu Ģeklinde 4 ayrı alt montaja bölünerek projelendirme ve üretim sonrası montaj kolaylığı sağlanması hedeflenmiĢtir.
ġekil 3.8‟de robota ait detaylandırılmıĢ CAD model gösterilmiĢtir.
20
ġekil 3.9 : Genel boyutlar.
Robota tasarımına ait baĢlıca özellikler çizelge 3.1‟de gösterilmiĢtir. Çizelge 3.1 : Genel özellikler.
Genel Özellikler
Boyutlar 1420 x 525 x 343 mm
Ağırlık 55 kg
Toplam Serbestlik Derecesi 12
Güç kaynağı Harici
Üst Bacak Uzunluğu 422 mm
Alt Bacak Uzunluğu 400 mm
Ayak Boyutları 230 x 120 mm
21 3.3.1 Gövde konstrüksiyon detayları
Robot gövdesi, iki bacak arası bağlantıyı sağlamak ve kontrol ekipmanlarının robot üstüne yerleĢtirilmesi amacıyla kullanılmıĢtır. Tasarım sırasında, kullanılacak sürücülerin ısınma problemine karĢı aralarındaki mesafe, sürücülere bağlı kabloların gerekli radyuslarda bağlanabilmesi, güç kaynağının ve endüstriyel bilgisayarın kolayca takılıp çıkarılabilmesi ve taĢıma iĢleminin robot aksamlarına hasar vermeden sağlanabilmesi gözetilmiĢtir. Gövde tasarımı, çevre ekipmanlarının üzerine yerleĢtirildiği saç bükme parçadan oluĢmaktadır.
ġekil 3.10 : Gövde konstrüksiyonu, 1) Gövde saç parçası, 2) Motor sürücüsü, 3) Kuvvet sensör sinyal çevirici, 4) Kalça z ekseni tahrik motoru, 5) Pil, 6) Endüstriyel bilgisayar, 7) TaĢıma tertibatı mapa.
3.3.2 Kalça konstrüksiyon detayları
Kalça konstrüksiyonu bünyesinde 3 serbestlik derecesi bulundurmaktadır. Kalça eklemini oluĢturan 3 eksenin tek bir noktada kesiĢmesi sağlanmıĢtır. Eklemlerde eyleyici olarak Maxon DC elektrikli motorlar kullanılmıĢtır. Bu motorlar üzerinde motor çıkıĢ miline montajlanmıĢ artımlı enkoder bulundurmaktadır. Ayrıca kalça eklemlerindeki yüksek tork ihtiyacını karĢılamak için redüksiyon sistemi olarak her eksende harmonik sürücüler kullanılmıĢtır. Bu sayede yüksek çevrim oranları elde edilirken, harmonik sürücülerin diĢli boĢluğunun olmaması sayesinde, boĢluksuz bir mekanik aktarım sistemi oluĢturulmuĢtur.
22
ġekil 3.11 : Kalça konstrüksiyonu, 1) Z ekseni motor, 2) Artımlı enkoder, 3) Z ekseni harmonik sürücü, 4) Z ekseni mutlak enkoder, 5) X ekseni motor, 6) X ekseni artımlı enkoder, 7) X ekseni harmonik sürücü, 8) X ekseni mutlak enkoder, 9) Y ekseni motor, 10) Y ekseni artımlı enkoder, 11) Y ekseni harmonik sürücü, 12) Y ekseni mutlak enkoder, 13) Y ekseni motor üstü yataklama.
Kompakt bir yapı elde edebilmek için y ekseni motoru üzerinde yataklama yapılmıĢtır. ġekil 3.11‟ de 13 numaralı pozla gösterilen rulmanlı yatak y ekseni motoru üzerinde çalıĢmaktadır.
Robot yürümeye baĢlamadan önce, önceden tanımlanmıĢ sıfırlama pozisyonuna geçmesi gerekmektedir. Bu sebepten dolayı, baĢlangıçta eklemin hangi konumda olduğu ve sıfır konumuna hangi değerlerle geçmesi gerektiği, dönme eksenlerinde konuĢlandırılmıĢ mutlak enkoderler aracılığıyla yapılır. Z ekseninde mutlak enkoderle ölçüm yapılabilmesi için eklem hareketi diĢliler yardımıyla baĢka bir eksene aktarılmıĢtır. Bunun sebebi konstrüksiyondaki alan darlığıdır. DiĢlilerden gelen çevrim oranı bilinmekte olup, mutlak enkoderde okunan değer bu mertebeyle indirgenip gerçek değer hesaplanmaktadır. Genel yapı parçaları bükme saç parçalardan oluĢturulmuĢtur.
Kalça konstrüksiyonunun tasarımı yapılırken, çubuk adam modeli analizi üzerinden alınan değerler yön gösterici olmuĢ, maksimum eklem yer değiĢtirilmeleri bu
23
değerler ıĢığında belirlenmiĢtir. Eklemlerdeki tork ihtiyacı da hazır elemanların mertebe seçimlerinde belirleyici olmuĢtur.
Çizelge 3.2 : Kalça ekleminde kullanılan hazır elemanlar.
X Ekseni Y Ekseni Z Ekseni
Tahrik Maxon RE 50 DC Brushed Motor Maxon RE 50 DC Brushed Motor Maxon RE 30 DC Brushed Motor Artımlı enkoder Maxon MR L
HED-5540
Maxon MR L HED-5540
Maxon MR L HED-5540 Mutlak enkoder Scancon
SCH24AB
Scancon SCH24AB
Scancon SCH24AB Redüksiyon Harmonic Drive
CSG-25-160-2UH
Harmonic Drive CSG-25-160-2UH
Harmonic Drive CSG-20-100-2UH
Kalça ekleminde kullanılan hazır elemanlar çizelge 3.2‟de gösterilmiĢtir. 3.3.3 Diz konstrüksiyon detayları
Diz eklemi bünyesinde bir serbestlik derecesi bulundurmaktadır ve bu eklem DC elektrik motoruyla tahrik edilmektedir.
ġekil 3.12 : Diz konstrüksiyonu, 1) Üst bacak ana parça, 2) Diz eklemi motor, 3) Diz eklemi artımlı enkoder, 4) Eksenel yataklama, 5) Bilyeli vida mekanizması, 6) Mutlak enkoder, 7) Diz eklemi dönme ekseni, 8) Eklem mekanizması yataklama.
24
Motor, bilyeli vida mekanizmasına eksenel yataklama sistemiyle bağlanmıĢ olup, bu mekanizmada moment kolu oluĢturacak Ģekilde alt bacağa bağlanmıĢtır. Motordan alınan torkun, bilyeli vida mekanizması üzerinden geçirilmesi, gerekli olan çevrim oranının elde edilmesini sağlamıĢtır.
Sistemde, motor çıkıĢ miline bağlı artımlı enkoder mevcuttur. Ayrıca diz eklemi dönme ekseninde konuĢlandırılmıĢ mutlak enkoder bulunmaktadır. Mekanizmanın montajına kolaylık sağlamak ve mutlak enkoderin korunaklı bir Ģekilde konuĢlandırılabilmesi için dönme eksenindeki yataklama iki parçaya bölünmüĢtür.
ġekil 3.13 : Diz mekanizması.
Elde edilen çevrim oranını incelersek; motorun açısal yer değiĢimiyle bilyeli vida hareketinin oranlanması sonucu aradaki bağlantı elde edilmiĢtir (3.1). Bu bağıntıdan motorun açısal yer değiĢimi çekilip türevi alındığında hızlar cinsinden bağıntı kurulur (3.3). Tur baĢına ilerleme, türevi alınmıĢ ifadeden çekilir (3.4). Buradan, kuvvet ve tur baĢına ilerleme cinsinden motor torku hesaplanabilir (3.6). Bu hesaplanan değer sistem için çevrim oranıdır.
= Vida adımı. = Motor torku. = Ġlerleme mesafesi.
= Motor dönme açısı. = tur baĢına ilerleme oranı.
25 2 2 v m v m S S x x (3.1) 2 m v x S (3.2) 2 m v x S
(3.3) 2 m v m v v v n n x n S x
(3.4) m m F x T (3.5) 1 m m v m F x T T F n (3.6)Diz mekanizmasında kullanılan hazır ekipmanlar Çizelge 3.3‟de gösterilmiĢtir. Çizelge 3.3 : Diz ekleminde kullanılan hazır elemanlar.
Diz Eklemi Tahrik Maxon RE 50 DC
Brushed Motor Artımlı enkoder Maxon MR L
HED-5540 Mutlak enkoder Scancon
SCH24AB Redüksiyon Rexroth Ballscrew
FEM-E-B- 8 x 2 3.3.4 Bilek konstrüksiyon detayları
Bilek eklemi, x ve y eksenlerinde olmak üzere iki serbestlik derecesi bulundurmaktadır. Sistemin tahriği elektrik motoruyla yapılmakta ve motor miline bağlı artımlı enkoder sistemi geri beslemektedir. Motordan elde edilen tork bilyeli vidaya, oradan da küresel mafsallar ve aktarma çubuğu yardımı ile dönme eksenine
26
iletilmektedir. Bilyeli vida üzerinde hareket eden somunun ilerleme hareketini yapabilmesi için, somuna bağlı ara parça, Ģekil bağı kullanılarak polyamid bir parça üzerinde düĢey doğrultuda yataklanmıĢtır.
ġekil 3.14 : Bilek konstrüksiyonu, 1) Motor, 2) Artımlı enkoder, 3) Eksenel yatak, 4) Bilyeli vida mekanizması, 5) Küresel mafsal, 6) Lineer yataklama, 7) Mekanizma radyal yataklama, 8) Aktarma çubuğu, 9) Y ekseni mutlak enkoder, 10) X ekseni mutlak enkoder, 11) Altı eksen kuvvet sensörü, 12) Ayak.
27
Robot ağırlık merkezinin olabildiğince yerden yukarıda olması istendiği için bilek motorları mümkün olduğunca dize yakın konuĢlandırılmıĢtır. Sistemde oluĢan eksenel kuvvetlerin motora etkisini önlemek için motor ile bilyeli vida arasında eksenel yataklama yapılmıĢtır. Bileğin, birbirine dik ve bir noktada kesiĢen iki eksende yataklanması için kardan mekanizması kullanılmıĢtır. Tasarıma uygun boyutlarda hazır imal edilmiĢ kardan mili bulunmadığından dolayı, kardan mili iki parçalı imal edilip, montajı, pim ve cıvata ile hassas bir Ģekilde yapılmıĢtır.
ġekil 3.16 : Kardan mili.
Bilek ekleminde kullanılan hazır elemanlar çizelge 3.4‟te verilmiĢtir. Çizelge 3.4 : Bilek ekleminde kullanılan hazır elemanlar.
Bilek Eklemi Tahrik Maxon RE 40 DC
Brushed Motor Artımlı enkoder Maxon MR L
HED-5540 Mutlak enkoder Scancon
SCH24AB Redüksiyon Rexroth Ballscrew
FEM-E-B-8 x 1 Kuvvet Sensoru ATI Mini 85
28 3.4 Zayıf Kesit Analizleri
Robot tasarımı sırasında, tasarımda optimizasyonun sağlanması, parça üzerinde oluĢabilecek gerilme ve yer değiĢimlerinin öngörülmesi ve önlenmesi için sonlu elemanlar yöntemi kullanılmıĢtır. Bu sayede gerilme yığılması ve çoğunluğu saç parçalardan oluĢan konstrüksiyon parçalarındaki esnemelerin tespiti hedeflenmiĢtir. Gerilme analizlerinde Von-Mises gerilmesi incelenmiĢtir. Analiz sonucunda bazı parçalarda kritik kesit iyileĢtirmesi yapılmıĢ, bazılarında tasarım değiĢikliğine gidilmiĢtir.
Yapılan sonlu elemanlar çalıĢmalarındaki temel amaç parça tasarımının optimize edilmesindeki süreci oluĢturmaktır. Bu sebepten dolayı sonlu elemanlar yönteminde sonucu doğrudan etkileyecek, parçaya gelen ve gelebilecek yükün ayrıntılı hesabı yapılmamıĢ, öngörülen, oluĢabilecek en yüksek kuvvetler parçaya uygulanmıĢtır. Yine aynı sebepten dolayı mesh tipi ve sıklığının sonuç üzerindeki etkileri incelenmemiĢ, onun yerine elde edilen sonuçlarda belli bir güvenlik payı öngörülmüĢtür. Bu sayede tasarım için harcanan zamandan kazanım sağlanmıĢtır. ġekil 3.17‟de, Ayak bağ isimli parçanın statik yer değiĢimi analiz sonuçları gözükmektedir. Alt bacak ve ayağı birbirine bağlayan bu parça için analiz, robotun tek ayağının havada olduğu durumda, yani tüm robot ağırlığının parça üzerine etki ettiği senaryo üzerinden yapılmıĢtır. Parçaya Ģekildeki gibi iki noktadan toplamda 50 kgf yüklenmiĢtir ve mesh çeĢidi olarak üçgen tip kullanılmıĢtır. Analiz sonucunda maksimum mm yer değiĢimi elde edilmiĢtir.
29
Bilek aktarma x parçası için yapılan analizde, toplamda 50 kgf kuvvet altında mm yer değiĢimi hesaplanmıĢtır. Parça cıvata bağlantı noktalarından sabitlenmiĢ, küresel mafsal bağlantı noktalarından ise kuvvete maruz bırakılmıĢtır. ġekil 3.19‟da diz bağlantı saç parçasına ait FEM analizi gözükmektedir. Diz mekanizmasında üst bacağın, alt bacağa bağlantısında kullanılan parçada, tüm robot ağırlığı altında 4 mm yer değiĢimi hesaplanmıĢtır. Parça statik analize tabi
tutulmuĢtur fakat gerçek durumda yükleme dinamik olacaktır. Bu durum göz önüne alındığında yer değiĢim miktarı risk taĢımaktadır. Bu yüzden parça tasarımda değiĢikliğe gidilmiĢ olup kritik kesitte et kalınlığı arttırılmıĢtır.
ġekil 3.18 : Bilek aktarma x parçası yer değiĢimi FEM analizi.
30
ġekil 3.20‟de gözüken diz motor tutucu parçası, diz motorunun sabitlendiği parçadır ve diz ekleminde oluĢan eksenel yükün etkisi altındadır. Analiz sonucunda parça üzerinde öngörülen yer değiĢimi mm olarak öngörülmüĢtür.
ġekil 3.20 : Diz motor tutucu parçası yer değiĢimi FEM analizi.
Üst bacak ve kalça arasındaki bağlantıyı sağlayan parçalardan biri olan kalça aktarma bağ parçası analiz sonucunda mm esnediği görülmüĢtür. Analiz sonucu
Ģekil 3.21‟de gözükmektedir. Bu sonuç ıĢığında parça tasarımı değiĢtirilmiĢ, kaynaklı bağlantı kullanılarak iki parçadan oluĢturulmuĢtur ve kritik kesitte et kalınlığı arttırılmıĢtır.
31
Üst bacak ile Kalça arasındaki bağlantının sağlandığı diğer parça da analize tabi tutulmuĢtur. Elde edilen sonuçta mm yer değiĢimi öngörülmüĢ ve parça
tasarımı üzerinde değiĢikliğe gidilmemiĢtir. Ġlgili sonuç Ģekil 3.22‟de gösterilmiĢtir.
ġekil 3.22 : Kalça motor üstü aktarma parçası yer değiĢimi FEM analizi. ġekil 3.23‟de yer değiĢimi analizi gösterilen kalça bağ parçasına 50 kgf‟luk kuvvet uygulanmıĢ ve mm‟lik yer değiĢimi öngörülmüĢtür. Parça tasarımında
değiĢiklik yapılmamıĢtır.
33
4. ELEKTRĠK TASARIMI VE BĠLGĠSAYAR BENZETĠMĠ
4.1 Elektrik Tasarımı 4.1.1 Kullanılan ekipmanlar
Robotun sahip olduğu on iki eklemin hepsinde, artımlı ve mutlak enkoderler mevcuttur. Artımlı enkoderler eklem tahrik motorlarının çıkıĢ miline bağlıdır.
Eklemlerde kullanılan Maxon MR L 500 serisi artımlı enkoderler 500 devir/puls çözünürlülüğe sahiptir ve harmonik sürücüler kullanılarak elde edilen boĢluksuz mekanik yapı sayesinde eklem mertebesinde doğruluğu yüksek ölçüm yapılabilmektedir. Eklem mertebesindeki açısal yer değiĢim, artımlı enkoderlerle ölçülürken, robot yürümeye baĢlamadan önce eklem baĢlangıç konumu ölçümleri 12-bit çözünürlüğe sahip Scancon Sch24ab serisi mutlak enkoderlerle yapılmaktadır.
ġekil 4.1 : Maxon artımlı ve Scancon mutlak enkoder.
Ayak ve Alt bacak arasında konumlandırılmıĢ altı eksende, kuvvet ve tork ölçümü yapabilen 16-bit çözünürlüğe sahip ATI Mini 85 bulunmaktadır.
34
Eklem tahriklerinde kullanılan motorlar, Maxon Epos DC motor sürücüleriyle kontrol edilmektedir. Sürücüler ve enkoderler robot üzerine konuĢlandırılmıĢ Adventech UNO2052E endüstriyel bilgisayar ile CANbus protokolüyle iletiĢim kurmaktadır. Endüstriyel bilgisayar Linux iĢletim sistemiyle çalıĢtırılarak statik yürüme ve kontrol algoritması için yörünge hesaplamalarını yapmaktadır.
ġekil 4.2 : Ati mini 85 kuvvet/tork sensörü.
ġekil 4.3 : Maxon Epos motor sürücü ve Adventech endüstriyel bilgisayar. 4.1.2 HaberleĢme ve bağlantı Ģeması
35
36 4.2 Bilgisayar Benzetimi
4.2.1 Benzetim modelinin oluĢturulması
Robotun modelinin bilgisayar benzetimi MSC.ADAMS® ve MATLAB.Simulink® programlarının eĢ zamanlı kullanılmasıyla yapılmıĢtır. ADAMS, robotun modellemesinden, Simulink ise yörünge hesaplamalarından sorumludur. Simulink, referans eklem yörüngelerini çözerek ADAMS‟a gönderir, ADAMS ise eklem torklarını ve kontak kuvvetleri hesaplar ve Simulink‟i geri besler. ADAMS ve Simulink arasındaki bağıntı Ģekil 4.5‟te gösterilmiĢtir [21].
ġekil 4.5 : Bilgisayar benzetimi.
Ayak yörüngesi ve referans ZMP yörüngesi Simulink tarafından sistemden bağımsız olarak hesaplanmaktadır. Bu değerler kullanılarak referans eklem yörüngesi elde edilir. ADAMS, referans eklem yörüngeleri bilgisiyle, kontak kuvvetlerini ve torkları hesaplar ve Simulink‟e gönderir. Böylece gövde yörüngesi, lineer ters sarkaç modeli ve MPC kullanılarak Simulink tarafından hesaplanabilir [22-24].
37
ġekil 4.7‟de CAD modelin düz bir yörünge üzerinde yürüme benzetiminden elde edilen ekran görüntüleri gösterilmiĢtir. Benzetim parametreleri olarak, 1 km/sa yürüme hızı ve 30 cm adım aralığı kullanılmıĢtır.
38
4.2.2 Eklemlere ait hız, moment ve yer değiĢimlerinin belirlenmesi
Robot tasarımının, bilgisayar benzetimi sonucunda eklemlere ait maksimum hız, moment ve yer değiĢimleri elde edilmiĢtir. ġekil 4.8‟de bilek x eklemine ait benzetim sonuçları gözükmektedir. Ġlgili eklem için, eklem mertebesinde elde edilen maksimum tork 15 Nm, maksimum açısal yer değiĢimi 0.15 rad ve maksimum açısal hız 0.6 rad/san olarak hesaplanmıĢtır. Diğer eklemlere ait maksimum hız, moment ve yer değiĢimi sonuçlar EK A.2‟de gösterilmiĢtir.
ġekil 4.8 : Bilek (x) eklemi hız, tork ve yer değiĢimi grafiği.
Eklemlere ait redüktör seçimi, çevrim oranı, teorik olarak hesaplanan maksimum tork ve hız ve CAD model üzerinden ölçülen eklemlerin açısal çalıĢma aralığı çizelge 4.1‟de gösterilmiĢtir.
39
Çizelge 4.1 : Eklemlere ait genel özellikler. Eklem Özellikleri
Eklem Eksen Redüktör
Çevrim Oranı Maks. Tork [Nm] Hız [rad/s] ÇalıĢma Aralığı [deg] Kalça x Harmonik Sürücü 160 1104 3.6 ±20 y Harmonik Sürücü 160 1104 3.6 -20 45° z Harmonik Sürücü 100 102 8.4 ±25 Diz y Bilyeli Vida < 150 1020 3.8 0 90° Bilek x Bilyeli Vida < 180 414 4.3 ±25 y Bilyeli Vida < 180 414 4.3 -2 48°
40
41 5. SON ġEKĠLLENDĠRME VE ĠMALAT
5.1 Hazır Elemanların Seçimi
Eklem tahriklerinde kullanılacak motorların seçimi yapılırken, bilgisayar benzetimi yardımıyla eklem mertebelerinde elde edilen tork değerlerinin motor mertebesine indirgenmesi gerekmektedir.
Kalça ekleminde, motor ve redüktör doğrudan ekleme bağlı olduğu için eklem torku basitçe motor mertebesine indirilebilir (5.1).
/
m e r
T
T n
(5.1)ve , motor ve eklem torkunu, ise harmonik sürücü çevrim oranını ifade etmektedir. Bu bağıntı kullanılarak elde edilen motor torku ve indirgenmiĢ açısal hız kullanılarak Ģekil 5.1‟de motor çalıĢma bölgesi elde edilmiĢtir. Ayrıca Ģekil üzerinde motorun nominal çalıĢma bölgesi koyu alanla gösterilmiĢtir. Motor çalıĢma karakteristiğinin, nominal alan içinde kaldığı gözükmektedir. Motor, çalıĢma alanı dıĢında kalan kısımda, kısa süreli olmak kaydıyla çalıĢabilir.
42
ġekil 5.2 : Kalça y ekseni motor çalıĢma alanı ve motor karakteristiği.
Diz ekleminde elde edilen tork ve açısal hız değerlerini motor mertebesine indirgemek için bilyeli vida mekanizmasındaki çevrim oranının hesaplanması ve mekanik konstrüksiyonun kinematiğinin elde edilmesi gerekmektedir. Bilyeli vida mekanizmasında oluĢan çevrim oranı (3.1) – (3.6)‟da hesaplanmıĢtır. Dize ait geometrik boyutlar Ģekil 5.3‟de gözükmektedir.
ġekil 5.3 : Diz kinematiği.
Diz kinematiği çözüldüğünde eklem açısına karĢılık gelen değeri;
2 2 1 1 2 3 3 2 2 2 2 2 2 2 1 4 1 2 3 1 2 3 3 2 4 sin( tan ( / ) ) 2 cos( tan ( / ) ) l l l l l p l l l l l l l l (5.2)
43 bağıntısıyla hesaplanabilir [25].
Diz ekleminde, diz kinematiği kullanılarak elde edilen motor karakteristiği Ģekil 5.4‟te gözükmektedir. Diz ekleminde kullanılan RE-50 motorunun nominal çalıĢma bölgesi de aynı Ģekil üzerinde gösterilmiĢtir.
ġekil 5.4 : Diz motoru çalıĢma alanı ve motor karakteristiği.
Diz mekanizmasında, eklem açısına bağlı olarak eklem torku değiĢmektedir. ġekil 5.5‟de eklemde oluĢabilecek maksimum torkun açıya bağlı değiĢimi incelenmiĢtir.
ġekil 5.5 : Eklem torkunun açıya bağlı değiĢimi.
Bilek ekleminde, motorlar, eklemin x ve y eksenindeki hareketlerini beraber çalıĢarak tahrik etmektedir. Bilyeli vida mekanizması ve motor arasındaki çevrim
44
oranı diz ekleminde olduğu gibi hesaplanabilir (3.6). Bilek kinematiği kullanılarak motora indirgenmiĢ hız ve tork değerleri hesaplanabilir (5.3) [25].
0 1 0 0 1 0 1 0 1 0
(
)
(
)
x x
x
y y
y
z
z
z
z
(5.3)Diz ve bilek eklemine ait geometrik boyutlar ve kinematik denklemler Ek A.3‟ten incelenebilir.
Bilek motorlarının karakteristiği ve çalıĢma alanları Ģekil 5.6‟da ve 5.7‟de gösterilmiĢtir.
ġekil 5.6 : Bilek motoru 1 çalıĢma alanı ve motor karakteristiği.
45 5.2 Ġmalat ve Montaj Süreci
Tasarım süreci tamamlanmasından sonra, robotu oluĢturan parçaların imalata hazırlanması gerekmektedir. Bu süreçte, parçaların imalat yöntemlerinin belirlenmesi, teknik resimlendirmenin yapılması gerekmektedir.
Resimlendirme sırasında, parçaların robot üzerindeki iĢlevlerine uygun olarak verilecek imalat toleransları önem taĢımaktadır.
ġekil 5.8 : Teknik resim örneği.
Parça imalatı için hazırlanan teknik resimlerden ayrıca, robotun montajının yapılabilmesi için gerekli montaj resimleri de hazırlanmıĢtır. Hazırlanan montaj resimlerinden bir örnek Ģekil 5.9‟da gösterilmiĢtir.
Genel konstrüksiyonu oluĢturan parçalarda malzeme olarak St-37 çeliği kullanılmıĢtır. Kalan parçalarda hafiflik gözetildiği için malzeme olarak mümkün olduğunca alüminyum ve polyamid kullanılmasına dikkat edilmiĢtir, ayrıca korozyon dayanımı düĢük olan çelik parçalar fosfat veya galvaniz kaplama iĢlemine tabi tutulmuĢtur.
Ġmalat takibinin kolayca yapılabilmesi için imalat sipariĢ formu hazırlanmıĢ, parçaların numara, adet, malzeme, kaplama, ısıl iĢlem gibi, teknik resim üzerinde
46
bulunabilecek bilgiler topluca sıralanmıĢtır. Hazırlanan imalat sipariĢ formu Ek A.4‟te gösterilmiĢtir.
ġekil 5.9 : Alt bacağa ait montaj resmi örneği.
Hazırlanan imalat resimleri doğrultusunda yüklenici firma tarafından parçaların imalatı gerçekleĢtirilmiĢtir. Ġmalatı gerçekleĢtirilen toplamda 46 çeĢit robot parçası Ģekil 5.10‟da gözükmektedir.
47
Robotu oluĢturan parçaların imalatı tamamlandıktan sonra montaj aĢamasına geçilmiĢ, elektrik elemanlarının montajı ve kablolama da bu süreç içersinde tamamlanmıĢtır.
Montajı tamamlanan robot, Ģekil 5.11‟de gösterilmiĢtir.
ġekil 5.11 : Ġki ayaklı yürüyen robot.
Ġmalat ve montajı tamamlanmıĢ robota ait eklem detayları aĢağıdaki gibidir.
48
ġekil 5.13 : Diz eklem detayı.
