Phd Degree / Doktora
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/2869
Browse
3 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 Stokastik Arama Yöntemleri ile Nöro-regresyon Yaklaşımı Kullanılarak Binek Araç Rotlarının Tasarımı, Analizi ve Optimizasyonu(2025) Sayı, Abdülmecit Harun; Artem, Hatice SeçilBu tez, binek araçların manevra hassasiyeti ve araç dinamiği açılarından kritik öneme sahip direksiyon rot kolları adına tahmin fonksiyonu oluşturulması ve optimizasyonu için, kapsamlı bir çerçeve önermektedir. Çalışma, beş temel mekanik çıktıya odaklanmaktadır: kritik burkulma yükü, eşdeğer plastik şekil değiştirme, yapısal rijitlik, hasar konumu ve toplam ağırlık. Girdi örneklerinin oluşturulmasında D-optimal deneysel tasarımı yöntemi kullanıldı. Elde edilen sonlu elemanlar analizi (FEA) sonuçlarıyla yapay sinir ağlarına dayalı regresyon modelleri (nöro-regresyon) eğitildi. Yaklaşık 100 aday model arasından, stokastik arama yöntemleriyle iyileştirilen ikinci dereceden doğrusal olmayan trigonometrik modeller, istenilen yeterliliğe ulaştı. Optimizasyon aşamasında, üç aşamalı ve giderek artan kısıtlamalara sahip tek hedefli senaryolar altında dört adet stokastik algoritma karşılaştırıldı: Diferansiyel Evrim (DE), Nelder–Mead (NM), Benzetilmiş Tavlama (SA) ve Rastgele Arama (RS). Senaryo 1 ve 2, tek çıktıya bağlı kısıtlamalar içerirken, Senaryo 3 gerçek tasarım zorluklarını yansıtmak üzere çok çıktının kısıtına bağlı koşullara sahiptir. DE, tüm senaryolar boyunca kararlı ve yüksek optimum tasarımlar oluşturdu. NM, ilk iki optimizasyon senaryosunda verimli çalışırken, senaryo 3 te yetersiz kaldı. SA, senaryo 3 te en yüksek hesaplama verimliliğini sağlayarak güvenilir çözümler sundu. RS ise çoklu çıktı kısıtını içeren bu problemlerde geçerli sonuçlar üretemediği gibi ilk iki senaryoda verimli sonuç üretmedi. Bu çalışmanın temel katkılarından biri, 13 adet rot kolu tasarım değişkeni ve rota bağlı 5 adet performans çıktısını eşzamanlı olarak regresyon tabanlı bir optimizasyon sürecine entegre etmesidir. Binek araç rot tasarımında geliştirilen bu yöntem; DOE, FEA, makine öğrenmesi ve stokastik optimizasyonu bir araya getirerek, 3 boyutlu katı model oluşturma ve sonlu elemanlar analizine olan bağımlılığı azaltabileceği gibi tasarım süreçlerini ciddi ölçüde azaltabilir. Çalışma, veri odaklı makine öğrenmesi ile mühendislik tasarımını entegre ederek, binek araç rot kolu geliştirme süreçleri için ölçeklenebilir ve etkin bir çözüm yolu önermektedir.Doctoral Thesis Robotların Esnekliği: Tasarım, Modelleme ve Kontrol(2024) Görgülü, İbrahimcan; Dede, Mehmet İsmet CanTüm malzemeler bir miktar esneklik sergiler. Sonuç olarak, herhangi bir malzemeden yapılmış bir robot manipülatörü bu yapısal esnekliği miras alır. Tipik olarak esnek robotların konumlandırma doğruluğu daha düşüktür. Bununla birlikte esneklik, kontrollü bir mekanik empedansa ve fiziksel insan-robot etkileşimlerinde artırılmış güvenliğe katkıda bulunduğundan avantajlı da olabilir. Temel zorluk esnek bir robotun giriş/çıkış performansını arttırmaktır. Bu performans büyük ölçüde üç temel bileşene dayanır: robotun mekanik yapısı, denetleyicisi ve denetleyici tarafından kullanılan matematiksel modelin doğruluğu. Bu bileşenlerde yapılan herhangi bir değişiklik veya ayarlama, genel giriş/çıkış performansını etkiler. Bu tez şu üç temel bileşeni kapsamaktadır: model, tasarım ve kontrol. İlk bölüm, çalışma sırasındaki titreşimleri tahmin etmek için aşırı kısıtlanmış bir paralel robot manipülatörünün direngenlik modelinin tasarlanmasına ayrılmıştır. İstenilen yörüngenin (veya girdinin) bu tahminlere göre ayarlanması, çıktı üzerindeki titreşim etkilerinin azaltılmasını mümkün kılar. İkinci kısım da istenilen mekanik empedans için esnek bir mafsal geliştirilir. Bu mafsal, küçük yükler altında esneklik göstermez, ancak etkileşim yükleri arttıkça yu\-mu\-şa\-yan davranışla esner. Mafsal, güvenli fiziksel insan-robot etkileşimlerini sağlarken robotun konumlandırma performansını düşük burulma seviyelerinde korur. Son olarak esnek robot için tasarlanan esnek mafsalı içeren bir denetleyici çerçevesi tasarlanmıştır. Kontrolcü, robotun mekanik durumları (sert ve esnek) arasında istikrarlı geçişler yapma ve istenen görevleri gerçekleştirme (yörünge izleme, istenen empedansı görüntüleme, kuvvet/konum izleme ve güvenliği sağlama) yeteneğine sahiptir.