Phd Degree / Doktora
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/2869
Browse
4 results
Search Results
Doctoral Thesis Asimetrik Paralel Manipülatörlerin Tasarımı(2025) Kara, Fırat; Kiper, GökhanBu çalışma, geleneksel simetri anlayışının ötesine geçerek asimetrik paralel manipülatörlerin tasarımına odaklanmaktadır. Literatürde dağınık biçimde yer alan tanımlar sistematikleştirilmiş ve paralel manipülatörlerde asimetri kavramı ilk kez yapısal, boyutsal, konstrüksiyonel ve operasyonel olmak üzere dört temel kategori altında sınıflandırılmıştır. Böylece paralel manipülatör tasarımına özgün ve bütüncül bir metodolojik çerçeve kazandırılmış, bu çerçeve yalnızca kavramsal sınıflandırmayı değil performans temelli tasarım sürecini de yönlendirmiştir. Performans değerlendirmesi sürecinde, manipülatörlerin anizotropik davranışlarını ölçmek amacıyla Jacobian temelli yönlü metrikler geliştirilmiştir. Bu kapsamda, izotropiyi ifade eden yönlü koşul sayısı ve belirli yönlerde erişilebilirliği değerlendiren yönlü hareket kabiliyeti indeksi olmak üzere iki yeni metrik tanımlanmış; ayrıca kuvvet–hız hizalanmasını ölçmek için genelleştirilmiş iletim indisi kullanılmıştır. Çalışma uzayı üzerinde bu metriklerin dağılımları incelenmiş ve elde edilen değerler çok amaçlı bir genetik algoritma ile optimizasyon problemine entegre edilmiştir. Böylelikle tasarım süreci, anizotropik hareket üretimi, yönlü hareket iletim kapasitesi ve kalitesi kriterlerini birlikte gözeten bir yaklaşımla yürütülmüştür. Yöntem, yardımlı el yazısı görevi için tasarlanan düzlemsel asimetrik 5R paralel manipülatör üzerinde uygulanmıştır. Tasarım sürecinde ergonomik kısıtlar ve gerçek el yazısı verilerinden elde edilen karakter hız profilleri dikkate alınmıştır. Genetik algoritma tabanlı optimizasyon sonucunda elde edilen Pareto çözümleri görev yönleriyle uyumlu hız elipsoitleri üretmiş ve literatürdeki simetrik prototiplere kıyasla daha dengeli bir performans sergilemiştir. Elde edilen sonuçlar, asimetrik paralel manipülatörlerin görev yönlü gereksinimlere uygun şekilde tasarlanabileceğini göstermiştir. Geliştirilen sınıflandırma, tanımlanan yeni metrikler ve bütünleşik optimizasyon süreci, literatüre hem kuramsal hem de uygulamalı katkılar sağlamış ve özelleştirilmiş görevler için yüksek performanslı manipülatör tasarımlarının önünü açmıştır.Doctoral Thesis Design, prototyping and testing of modified altmann linkage networks To be used as deployable structures(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Demirel, Murat; Kiper, GökhanBu tez çalışması, iki değiştirilmiş Altmann mekanizması ve bunlardan elde edilen katlanabilir ağ yapılar üzerine odaklanmaktadır. Değiştirilmiş mekanizmalar, genel doğru-simetrik Bricard mekanizmasının özel durumlarıdır. Bu mekanizmalar, orijinal Altmann mekanizmasına göre yapısal avantajlara sahip olup değiştirilmiş mekanizmalardan biri özgündür. Her iki mekanizmanın kinematik analizleri yapılmıştır. Bu mekanizmalarla oluşturulan katlanabilir ağ yapılar sınıflandırılmıştır. Ağ yapıların her birinin özellikleri ve hareket davranışlarını açıklamak için iki mekanizmadan biri seçilmiştir. Bazı ağ yapıların üretilmiş prototipleri sunulmuştur. Kubbe benzeri bir katlanabilir ağ yapısı vaka çalışması olarak seçilmiştir. Vaka çalışması, bir katlanabilir çadır mekanizmasının tasarımını, prototip üretimini ve imalat testlerini kapsamaktadır. İki fiziksel prototip tasarımı, yapısal benzetim çalışmaları ve bazı test sonuçları sunulmuştur. Tasarım geometrisinin parametrik modeli geliştirilerek Microsoft Excel®'de tanımlanmıştır. Katı model ortamına (Solidworks®) bu parametrik modelin aktarımını sağlamak için Excel eklentisi olarak özel bir API geliştirilmiştir. İlk prototipin statik yük koşulları altındaki doğrusal olmayan elastik deformasyon davranışını incelemek için benzetimler koşturulmuştur. Ön- ve son-işlemci olarak MSC Apex®, çözücü olarak ise MSC Nastran® kullanılmıştır. Sunulan sonlu eleman modelleri MSC Apex®'in API kütüphanesi kullanılarak oluşturulmuştur. Bu görev için bir başka özel API iş-akışı oluşturulmuştur. İlk prototipin üretimi ve test sonuçları sunulmuş olup ikinci prototipin üretim ve testleri ileriki çalışmalardır.Doctoral Thesis Geometric Properties of Coupler-Curve Equation of Planar Slider-Crank and Four-Bar Linkages(01. Izmir Institute of Technology, 2022) Eraz, Talha; Kiper, GökhanThis thesis study focuses on coupler-curve of planar slider-crank and four-bar mechanisms. The geometric properties of the coupler-curve equations are investigated. The coupler-curve equations of both slider-crank and four bar mechanisms are shown to consist of quadratic and linear components. The quadratic components that appear in the coupler-curve equations are circles which determine the area the coupler-curve may be located. The path generation problem of the slider-crank mechanism is another aspect of this thesis. A limited solution to the path generation problem is introduced and tested numerically. A method that is a combination of the discovered geometric properties of the coupler-curve and numerical approximation methods is introduced. The solution approach works for the task of fitting a coupler-curve on a cluster of points and five precision points problem.Doctoral Thesis Macro-micro robotic manipulation: A laser cutting case study(Izmir Institute of Technology, 2019) Uzunoğlu, Emre; Dede, Mehmet İsmet Can; Kiper, GökhanThis dissertation focuses on investigation and devising of proper methodology to utilize a special type of kinematic redundancy, namely macro–micro manipulation, in the scope of robotic science. Briefly, macro-micro manipulation is comprised of two kinematically different mechanisms that have distinct characteristics, which work on macro and micro-scale. Aim of this dissertation is to present the most convenient motion planning and control algorithm to resolve kinematic redundancy for macro-micro manipulation concept. Controller designs, including the motion planning algorithms are devised taking into account the selected industrial case study. Additionally, a general framework controller is developed for macro-micro manipulation. Experiments with industrial setup and simulation verifications are done for the proposed methodologies. It is proven with simulation test results and experiments that the task completion duration for a laser cutting machine is reduced by enhancing the acceleration capability with the macro-micro manipulation. Although the proposed methodologies are implemented for a specific case, it can also be used for other systems considering the versatility of the proposed methodology. The core novelty of this research is the introduction of methodologies in order to achieve the maximum efficiency for the combined use of macro and micro-scaled manipulators. As an outcome of this study, a redundant laser cutting machine that can move with higher accelerations by making use of macro-micro manipulation is developed as a first of its kind in the Turkish machine industry and third of its kind in the world.