Mecanum Tekerlekli Mobil Robotlar
Mecanum ya da Swedish tekerlekli çok yönlü mobil robotlar, robotik alanında oldukça ilgi görmeye başlamıştır. Her yönde hareket edebilen bu mobil robotu daha yakından inceleyelim.
11.02.2016 tarihli yazı 18452 kez okunmuştur.
Geleneksel Mobil Robotlar
Geleneksel tekerlek, tasarım açısından oldukça basit, yüksek yük kapasitesine sahip ve çalışma yüzeyindeki düzensizliklere karşı toleranslıdır. Bunlara rağmen, noholomik doğaları çok yönlü çalışmalarına tam olarak izin vermemektedir.
Çok yönlü mobiliteyi sağlamak amacıyla birçok tasarım gerçekleştirilmiştir. Bahsedilen bu tasarımlarda genel olarak steered (manevralabilir) tekerlekler kullanılmıştır. Bu prensibe dayalı tasarlanan araçlarda sürüş ve manevra eyleyicilerine sahip iki adet aktif tekerlek bulunmaktadır. Herhangi bir konfigürasyonda herhangi bir yönde hareket edebilen bu araçların gerçek anlamda çok yönlü hareket edebilen mobil robot olduğu söylenmez. Bunun nedeni ise; sürekli olmayan eğriliğe sahip yörüngede hareket ederken durup tekerleklerine yeniden yön vermesi gerekmesidir.
Çok yönlü mobiliteyi sağlamak amacıyla birçok tasarım gerçekleştirilmiştir. Bahsedilen bu tasarımlarda genel olarak steered (manevralabilir) tekerlekler kullanılmıştır. Bu prensibe dayalı tasarlanan araçlarda sürüş ve manevra eyleyicilerine sahip iki adet aktif tekerlek bulunmaktadır. Herhangi bir konfigürasyonda herhangi bir yönde hareket edebilen bu araçların gerçek anlamda çok yönlü hareket edebilen mobil robot olduğu söylenmez. Bunun nedeni ise; sürekli olmayan eğriliğe sahip yörüngede hareket ederken durup tekerleklerine yeniden yön vermesi gerekmesidir.
Şekil 1: Manevralanabilir (Steered) Tekerlek
En özel tekerlek tasarımı bir yönde çekiş gücünün başarılması ve bir diğer yönde pasif harekete izin verilmesi konseptine dayanmaktadır. Böylece, kalabalık ortamlarda daha fazla esnekliğe izin verilebilmektedir.
En yaygın çok yönlü tekerlek, Mecanum AB adlı İsveç firmasında çalışan Bengt Ilon tarafından icat edilmiştir. Günümüzde mobil robotlar, genellikle Ilon’un ortaya koyduğu konsepte bağlı olarak tasarlanmaktadır.
Şekil 2: Ilon’u konseptine dayalı Mecanum Tekerlek
Geleneksel Mecanum Tekerlek
Ilon’un Mecanum tekerleği, merkez tekerlek ile tekerlek çevresinde bir açı ile konumlanmış belli sayıda silindirden oluşmaktadır. Tekerlek yönünde normal bir kuvvet için, açılı periferik silindirler kuvvetin bir kısmını tekerleğin dönme yönünde çevirmektedir. Her bağımsız tekerleğin yönü ve hızına bağlı olarak, sonuçta elde edilen tüm kuvvetlerin kombinasyonu istenilen yönde bir total kuvvet oluşturmaktadır. Böylece, tekerleklerin kendi yönlerini değiştirmelerine gerek kalmadan robotun istenilen yönde serbestçe hareket etmesi sağlanmaktadır.
Periferik silindirlere sahip mecanum tekerlek belli bir konumda tutulabilmektedir. Bu tasarımın avantajı, iyi bir yük taşıma kapasitesi sağlamasıdır. Dezavantajı ise, eğimli ya da pürüzlü bir çalışma yüzeyi ile karşılaşıldığında tekerlek jantının silindirler yerine yüzey ile temas edebileceği gerçeğidir (ki bu da tekerleklerin düzgünce çalışmasını engellemektedir).
Periferik silindirlere sahip mecanum tekerlek belli bir konumda tutulabilmektedir. Bu tasarımın avantajı, iyi bir yük taşıma kapasitesi sağlamasıdır. Dezavantajı ise, eğimli ya da pürüzlü bir çalışma yüzeyi ile karşılaşıldığında tekerlek jantının silindirler yerine yüzey ile temas edebileceği gerçeğidir (ki bu da tekerleklerin düzgünce çalışmasını engellemektedir).
Şekil 3: Engel ile Karşılaşan Mecanum Tekerlek
Yine Ilon tarafından sunulan bir alternatif ise geleneksel tasarımda görülen problemleri azaltmaktadır. Bu tasarımda tekerleğin sahip olduğu silindirler ikiye ayrılmıştır ve merkezi olarak monte edilmiştir.
Şekil 4: Ilon’un Alternatif Mecanum Tekerlek Tasarımı
Bu alternatif silindirlerin çalışma yüzeyi ile daima temas halinde olması sağlamaktadır ve bu sayede pürüzlü yüzeylerde dahi iyi performansa izin verilmektedir.
Bir Aracın Mecanum Tekerlek İle Kontrolü
Mecanum tekerlek bulunduran bir aracın çok yönlü hareket etmesini sağlamak için, tekerlekler platform üzerinde Şekil 5'de ki konfigürasyonda bulunmalıdır
Şekil 5: Çok Yönü Hareket Eden Aracın Mecanum Tekerlek Konfigürasyonu
Motorların yönüne bağlı olarak, tekerlek daima –iç ve dış kuvvetler üretebildikleri gibi- ileri ve geri yönde kuvvetler üretebilmektedir. Bu kuvvetler açılı periferik silindirlerden kaynaklanmaktadır. Bu kuvvetlerin kombinasyonuna göre sistem farklı yönlerde hareket edebilmektedir. Aşağıdaki görselde tekerleklerin hareket yönüne göre mobil robotun hareket yönü gösterilmektedir.
Şekil 6: Aracın Mecanum Tekerleklerin Yönlerine Göre Mobil Robotun Hareket Yönü
İnanılmaz derecede çok yönlü olmasına rağmen, standart mecanum tekerlek etkinliğini çok önemli ölçüde azaltan bir yan etkiye sahiptir. Silindirler tarafından, öteleme sırasında belli bir yöndeki kuvvetin büyük kısmı kaybedilmektedir.
Bu durumun en ekstrem örneği paltformun diyagonal hareketi sırasında karşılıklı olan ön ve arka tekerlekler diğer iki tekerlekteki silindirleri döndürürler. Bu da motorun mücadele etmesi gereken direkt sürüklenmeye sebep olmaktadır.
Bu durumun en ekstrem örneği paltformun diyagonal hareketi sırasında karşılıklı olan ön ve arka tekerlekler diğer iki tekerlekteki silindirleri döndürürler. Bu da motorun mücadele etmesi gereken direkt sürüklenmeye sebep olmaktadır.
Kıvrımlarla Elde Edilen Gelişmiş Tasarımlar
Mecanum tekerleklerin etkinliği arttırmak için iki gelişmiş tasarım öne sürülmüştür. Bu tasarımlardan ilki mekanik açıdan basittir ve AGV (Automated Guided Vehicle) platformu düz bir hat üzerinde hareket ederken enerji kaybının azaltılmasını sağlamaktadır. Bu tasarım aşağıdaki gibidir.
Şekil 7: Kilitlenebilir Silindirlere Sahip Mecanum Tekerlek
İkincisi tasarım mekanik açıdan daha komplekstir ve periferik silindirleri açılarını dinamik olarak değiştirebilmektedir. Bunun amacı ise platform seyahat edebileceği en uygun uygun yönü ayarlayabilmektedir. Bu tasarım aşağıdaki gibidir.
Şekil 8: Dönebilir Silindirlere Sahip Mecanum Tekerlek
Gelişmiş Bir Mecanum Tekerlekli Mobil Robot: M.E.G.A.N.
Massey Üniversitesi tarafından gerçekleştirilen bir mobil robot projesi olan M.E.G.A.N. (Massey University’s Mapped Environment Guided Autonomous Navigator) gelişmiş mecanum tekerlekler kullanılarak yapılmıştır.
Şekil 9: M.E.G.A.N.
Kaynak:
►http://ftp.imp.fu-berlin.de/pub/Rojas/omniwheel/Diegel-Badve-Bright-Potgieter-Tlale.pdf
YORUMLAR
Aktif etkinlik bulunmamaktadır.
- Dünyanın En Görkemli 10 Güneş Tarlası
- Dünyanın En Büyük 10 Makinesi
- 2020’nin En İyi 10 Kişisel Robotu
- Programlamaya Erken Yaşta Başlayan 7 Ünlü Bilgisayar Programcısı
- Üretimin Geleceğinde Etkili Olacak 10 Beceri
- Olağan Üstü Tasarıma Sahip 5 Köprü
- Dünyanın En İyi Bilim ve Teknoloji Müzeleri
- En İyi 5 Tıbbi Robot
- Dünyanın En Zengin 10 Mühendisi
- Üretim için 6 Fabrikasyon İşlemi
- Enerji Yönetiminde Ölçümün Rolü: Verimliliğe Giden Yol
- HVAC Sistemlerinde Kullanılan EC Fan, Sürücü ve EC+ Fan Teknolojisi
- Su İşleme, Dağıtım ve Atık Su Yönetim Tesislerinde Sürücü Kullanımı
- Röle ve Trafo Merkezi Testlerinin Temelleri | Webinar
- Chint Elektrik Temel DIN Ray Ürünleri Tanıtımı
- Sigma Termik Manyetik Şalterler ile Elektrik Devrelerinde Koruma
- Elektrik Panoları ve Üretim Teknikleri
- Teknik Servis | Megger Türkiye
- Güneş Enerji Santrallerinde Yıldırımdan Korunma ve Topraklama
- Megger Türkiye Ofisi
ANKET