Effects of the link and joint flexibilities on the dynamic chracteristics of robot manipulators

Abstract

Günümüz teknolojisinde üretim araçları arasında robotun çok önemli bir yeri vardır. Otomotiv, makina-imalat, tekstil, elektronik, kimya, gıda ve tıp başta olmak üzere birçok sektörde montaj, boyama, taşıma, kesme, kaynak, parça besleme, yüzey işleme, denetleme ve delme gibi işlemleri gerçekleştiren robotlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Kullanım yerleri farklı olmasına rağmen, robotlar hassas üretim yapabilme, güvenilir olma, seri ve kaliteli mamül elde etme, insanların çalışamayacağı koşullarda bulunabilme, iş gücünden tasarruf sağlama gibi özelliklerden dolayı sanayi ve hizmet sektöründe tercih edilmektedirler._x000B_Yük kapasitesi, hassas konumlama, tekrarlama ve rijitlik gibi temel robot kriterlerine bağlı olarak, kullanım yeri ve ihtiyaçlara göre seri veya paralel manipülatörlerin seçimi ve tasarımı yapılmaktadır. Gerekli ihtiyaçları karşılamaya hizmet etmek amacıyla gerek serbestlik derecesinin seçimi, gerek uygun geometrik tasarımın yapılması için günümüz gelişen teknolojisinde Bilgisayar Destekli Mühendislik araçlarından yararlanılmaktadır. Bilgisayar tabanlı yapılan analiz ve tasarımlar sonucunda, en verimli manipülatör seçimi yapılmakta olup endüstrinin en büyük sorunlarından biri olan maliyet yönünden de tasarruf sağlanmış olur._x000B_Bu çalışmada, deneysel amaçlı tasarlanmış üç serbestlik dereceli seri manipülatörün çalışma uzayı içerisindeki farklı konumları için sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak doğal frekans analizleri yapılmış ve sonrasında bağlantı elemanlarının ve uzuvların malzemeleri değiştirilerek tekrar sonlu elemanlar yöntemi ile doğal frekans analizi yapılarak sistemin esnekliği incelenmiştir. Çalışma uzayı içerisinde 190 farklı konum için sistemin ilk beş doğal frekans değeri işlenerek MATLAB programında geliştirilen algoritma ile sonuçlar çalışma uzayı içerisinde üç boyutlu grafikte gösterilmiştir. Robots have a very significant position among the production tools in today?s technology. The robots which execute the transactions such as mounting, painting, transportation, blanking, welding, section feeding, peening, supervision and drilling in the sectors such as automotive, machine production, textile, electronic, chemistry, food and medicine. Robots are preferred in industry and service sectors for the features such as sensitive production, being calculable, acquiring rapid and high quality products, existing in the conditions in which human cannot work and saving from the labor force, although their usage areas are different._x000B_The selection and design of the serial and parallel manipulators are executed in accordance with the basic measures such as load capacity, precise positioning, iteration and rigidity in respect to the usage places and requirements. Computer-aided Engineering tools are utilized for fulfilling the requirements such as selection of the degrees of freedom and making the necessary geometric designation. In consequence of the computer based analyses and designs, the most effective manipulator selection is made and savings in respect of the costs is provided which is one of the most significant problems of the industry._x000B_In this study, natural frequency analyses have been made by using the method of finite elements for the different positions of three independence grade serial manipulators in the study space. Then the finite elements analyses were repeated and the diversion of the natural frequencies were observed by changing the materials of the parts and rigidities of the junction pieces. The primary five natural frequency values for 190 different positions in the study space of the robot have been shown in three dimension graphics with the programme which was developed in MATLAB programme