İNSANSIZ ROBOTİK BİR KARA ARACI TASARIMI VE PROTOTİPİ

Abstract

Günümüzde askeri alanda, keşif, gözlem, hedef imha, tespit gibi ve buna benzer uygulamalarda insansız robotik kara araçlarının kullanımı hızla artmaktadır. Özellikle insanların girmesinin tehlikeli olduğu ortamlarda kişilerin can güvenliğinin sağlanması ve görevlerin daha başarılı ve etkin bir şekilde yerine getirebilmesi için farklı araç tasarımlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla farklı özellik ve tasarımlara sahip insansız kara araçları araştırmacılarca geliştirilmektedir. İnsansız kara araçlarının tekerlekli, paletli, ayaklı ve hibrit olmak üzere farklı tasarımları mevcuttur. Aracın görev yapacağı ortam şartlarına göre her bir sistemin birbirine karşı avantajları bulunmaktadır. Bu araştırma kapsamında tasarlanan insansız kara aracının düz bir yolda hızla ilerlerken aynı zamanda engelleri aşabilmesi, merdiven gibi basamaklı alanları tırmanabilmesi amaçlanmıştır. Bu tez kapsamında hibrit bir insansız kara aracı tasarımına yönelmiştir. Mobil aracın tekerlek yapısı ''transformable wheel'' yani dönüştürülebilir tekerlek sistemi şeklinde tasarlanmıştır. Tekerlek ve parmak sisteminin birleştirildiği bu tasarımda robot, düz arazi şartlarında sahip olduğu tekerlek yapısı sayesinde hızlı ve manevra yeteneği yüksek bir şekilde hareket edebilmektedir. Engebeli arazi şartlarında ise parçalı tekerlek yapısı açılarak, tekerlek yıldız şeklini almakta ve yüzeye uyum sağlayarak dengeli bir hareket sunmaktadır. Bu çalışma kapsamında altı parçalı dönüştürülebilir tekerlek yapısına sahip hibrit bir mobil aracın fiziksel modeli tasarlanmış ve prototipi üretilmiştir. Ayrıca aracın kinematik ve dinamik modelleri ortaya koyulmuş ve Matlab/Simulink ortamında hareket simülasyonu yapılmıştır. Son olarak, üretilen prototip aracın performansı düz zemin üzerinde ve merdiven yüzeyinde test edilmiştir.

The use in military applications such as identification, surveillance, target assassination, tracking and related applications of unmanned robotic ground vehicles is currently growing quickly. Different vehicle designs are necessary to ensure people's safety and to carry out tasks more productive and effectively, especially in areas where people are unsafe to reach. To that purpose, researchers are designing autonomous land vehicles with different characteristics and designs. Unmanned ground vehicles, including wheeled, crawler, legged and hybrid are available in different configurations. In accordance with the environmental conditions of the vehicle, every system has advantages over one another. This research aimed to enable the autonomous road vehicle to be moved quickly along a straight road, overcoming obstacles and climbing staircases as stairs. This work focuses the concept of a robotic autonomous land vehicle. The mobile vehicle's wheel structure is designed as a transformable wheel shape. In this design, where the wheel and finger system are combined, due to its wheel structure in flat terrain conditions, the robot can move quickly and with high maneuverability. The transformable mechanism of the wheel is opened in rough ground environments. The wheel assumes a star shape which maintains a range of motion by adapting it to the floor. In this research, a physical model is designed and a prototype is produced for a hybrid mobile vehicle with a six-piece transforming wheel structure. In the Matlab / Simulink environment kinematic and dynamic models of vehicles are also estimated and motion simulation is performed. Finally, the performance of the prototype vehicle was tested on the surface of the floor and on the stair.