Üç Boyutlu Hareket Kabiliyetine Sahip Carangiform Türünde Bir Biyomimetik Robot Balığın Tasarımı ve Gerçeklemesi

Abstract

Bu proje çalısmasında, üç boyutlu hareket kabiliyetine sahip Carangiform türünde biyomimetik bir robot balık prototipi tasarlanmıs, gerçeklestirilmis ve gerçek bir ortamda analizleri yapılmıstır. Tasarım için aynı türde gerçek balık özellikleri ve hareketleri incelenerek boyutlar ve yapı olarak gerçek balıgın fiziksel karakteristiklerini kullanan çok parçalı biyomimetik bir yaklasım benimsenmistir. Vücut oranlarının uygun degerleri balıgın yüzüs modlarına ve kuyruk salınım sinyallerine göre farklı optimizasyon yöntemleri ile belirlenmistir. Robot balıgın ve gerçek ortamın tüm parametreleri yansıtılmaya çalısılarak ve Lagrange yaklasımı kullanılarak robot balıgın üç boyutlu dinamik modeli MATLAB benzetim ortamında gerçeklestirilmistir. Bu parametre degerleri kullanılarak tasarlanan robot balıgın ilk analizleri benzetim ortamında yapılmıstır ve degerlendirilmistir. Bu degerlendirmeler dikkate alınarak tasarım güncellenmistir. 3 Boyutlu yazıcı teknolojisi kullanılarak prototip parçaları üretilmistir. Prototip, sert bir ön gövde, iki eklemli tahrikli kuyruk mekanizması ve esnek tahriksiz kuyruk olmak üzere üç ana bölümden olusturulmustur. Sensörler, elektronik denetim sistemi ve agırlık merkezi denetim mekanizması robot balıgın sert ön gövdesi içerisinde bulunmaktadır. Kuyrugu yüksek güçlü birer servo motor ile tahrik edilen iki eklemli kuyruk mekanizması ve ikinci eklemin sonuna mesnetlenmis esnek silikon kuyruktan olusmaktadır. Birbirine seri bir zincir yapısı seklinde baglı olan eklemler ile hareket için gerekli tahrik kuvveti üretilir. Iki farklı akıllı denetim yapısı kullanılmıstır. Birinci denetim yapısı, gerçek bir Lamprey balıgının omurilik sinir hücre yapısını model alarak olusturulan Merkezi Örüntü Üreteci?dir. Bu yapı sayesinde robot balıgın ritmik kuyruk hareketleri biyomimetik bir yapı ile olusturulmaktadır. Merkezi Örüntü Üreteci ile olusturulan ritmik kuyruk hareketleri; her bir ekleminin salınım hızı, salınım genligi ve eklemlerin birbirlerine göre faz farkı olmak üzere üç parametre ile Bulanık Denetleyici tabanlı bir yaklasım kullanılarak denetlenir. Ikinci denetim yapısı, balıgın otonom yüzüs modunda amaç dogrultusunda yönlendirilmesi için hareket kombinasyonunu olusturarak alt denetim birimlerine uygun denetim sinyallerini ileten bir Bulanık Denetleyicidir. Prototip havuz ortamında üç boyutlu hareket denetimi ile farklı çırpınma frekansları ve genlikleri için analiz edilmistir.