Akademik Veri Yönetim Sistemi
Yaşar C. F. (Yürütücü), Ucun L.
TÜBİTAK Projesi, 2021 - 2024
Günümüzde tırmanma robotları tanklar, kazanlar, yıkayıcılar, borular gibi sistemlerde üzerinde çalışılan materyale zarar vermeden durum ve hata tanılaması yapabilmek için kullanılmaktadır. Tanılama sistemine sahip tırmanma robotları, duvar kalınlığını, yüzeylerde bulunan çatlakları, çukurları ve diğer bozulma biçimlerini incelemek için kullanılmaktadır.
Önerilen proje, tüm yapısal parçalarla birlikte tırmanma robotları için yeni bir mekanik tasarım ve buna bağlı olarak bir kontrol yönteminin tasarımı ve uygulanmasını kapsamaktadır. Projede manyetik tekerlekli ve DC motorlarla itkilenen bir robot önerilmiştir. Bu nedenle, robotun tekerleklerinin hareket kontrolünün, sistem belirsizliklerine ve gürültüye ek olarak yüksek manyetik ve Coulomb sürtünme belirsizliklerine karşı dayanıklı olması gerekmektedir. Tutunma yöntemi, robotu dikey çelik duvarlara tutturmak için manyetik tekerleklerin kullanılması prensibine dayanmaktadır. Bundan dolayı, robotu metalik duvarlara tutturmak için yeterince güçlü olması ve sistemi kayma olmadan sürdürebilecek kadar gerekli manyetik kuvvetlerin sağlanması gerekliliği göz önünde bulundurulacaktır. Bununla birlikte, yüksek manyetik kuvvetler nedeniyle kontrol konumlandırması karmaşıktır. Yerçekimi etkisine ve robotun kafa açısı ile ilgili sistem ataleti ile ilgili sürücüdeki değişimlere ek olarak, tahrik sistemine karşı ortaya çıkan güçlü sürtünme kuvvetlerinin, motor tarafındaki sürtünmenin ve tekerleklerin hareketini önleyen sürtünmenin dikkate alınması zorunludur.
Benzetim çalışmaları ve gerçek zamanlı deneylerin, proje kapsamında uygulanacak olan yöntem ve tasarımlara rehberlik etmesi beklenmektedir. Projede esas alınacak yöntem, model tabanlı kontrol için kullanılacak sistemin dinamiklerini incelemeye ve modellemeye dayanmaktadır. Tasarımlar gerçekleştirilirken, laboratuvar ortamında ve gerçek bir çalışma alanı ortamında belirli tırmanma görevlerinin kontrol gereksinimlerinin ve bir tırmanma robotunu kontrol ederken tüm olası sistem kısıtlamalarının dikkate alınması planlanmıştır.
Robot konumlandırma çalışmalarında farklı kontrol yöntemleri kullanılarak deneyler yapılması ve analitik olarak tasarım yapılması planlanmaktadır. Bu çalışmaların, tasarım ve deneylerin yanı sıra benzetimlerinin yapılması ve doğrulanması hedeflenmektedir. Önerilen yöntemler, uyarlamalı kontrol yöntemleri, konumlandırma kontrolörleri ve gözleyicilerin kombinasyonu şeklinde sıralanabilmektedir. Bu noktada toplam bozucu etki, Coulomb sürtünmesi ve ani atalet değişikliklerinin tahmin edilmesi ve kontrol edilmesi yardımıyla motorların doygunluğa ulaşmasının önlenmesi planlanmaktadır. Ek olarak, bozucu etkilere duyarlı PID kontrolörlerin kullanımının da göz önüne alınması ve test edilmesi planlanmaktadır.
Robotun gerçek konumunu tahmin etmek ve doğrulamak için, kontrol sistemine geri besleme veren ve kontrol referansları oluşturmak için kullanılan yedekli bir sensör sistemi önerilmektedir. Tanılama işlemi için görüntü tabanlı bir tanılama sisteminin kullanılması planlanmaktadır. Eş zamanlı olarak, proje kapsamında iki mekanik prototip geliştirilmesi planlanmaktadır. İlk prototip, tırmanma için motor konumlandırma stratejilerine odaklanan deneysel bir platform olacaktır. Diğer yandan, ikinci prototip ise önceki kontrol tasarımlarını içeren ancak dört kontrollü tekerleğin olduğu bir yapıya genişletilmiş olacaktır. Ayrıca ikinci prototip, gerçek bir çalışma ortamında kullanılmak üzere gerekli tüm araçları ve sensör sistemi taşıyan dayanıklı bir yapı olarak tasarlanacaktır. Ayrıca, bu prototip manuel ve otonom navigasyon bilgilerine erişmek üzere tasarlanmış entegre navigasyon sistemi, denetim faaliyetleri için kullanılmak üzere farklı çoklu sensör özellikleri ve modern bir robotik uygulaması için geliştirilmiş olan bir IoT platformunun kullanımını da içerecektir. Bu IoT platformu; web tabanlı programlama mimarisi, IoT entegrasyon yetenekleri, yapıya entegre edilmiş birden çok açık kaynaklı programı entegre etme yeteneği ve kontrol/inceleme görevleri için veri yönetimi gibi özellikleri de bünyesinde barındıracaktır.