Watt-I Mekanizmasından Türetilmiş Şekil Değiştirebilen Yeni Üst Örtü Strüktürü Önerileri



Benzer belgeler
Mekanizma Tekniği DR. ÖĞR. ÜYESİ NURDAN BİLGİN

Mekanizma Tekniği. Fatih ALİBEYOĞLU Ahmet KOYUNCU -1-

Mekanizma Tekniği DR. ÖĞR. ÜYESİ NURDAN BİLGİN

RCRCR KAVRAMA MEKANİZMASININ KİNEMATİK ANALİZİ Koray KAVLAK

ÖZGEÇMİŞ Ad Soyad :Yrd.Doç:Dr.Hüseyin MUTLU Eğitim Durumu

UZAYSAL VE DOLU GÖVDELİ AŞIKLARIN ÇELİK ÇATI AĞIRLIĞINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

MAK Makina Dinamiği - Ders Notları -1- MAKİNA DİNAMİĞİ

ÜÇ ÇUBUK MEKANİZMASI

MEKANĠZMA TEKNĠĞĠ LABORATUARI

Makina Dinamiği. Yrd. Doç. Dr. Semih Sezer.

Makina Teorisi (MECE 303) Ders Detayları

Karabük Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi... STATİK (4. Hafta)

KÜRESEL MEKANİZMALARDA BİYEL EĞRİSİ ÇİZİMİ İÇİN BİR YÖNTEM

Rijit Cisimlerin Dengesi

Doç. Dr. Bilge DORAN

TEMEL MEKANİK 5. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

MKM 308 Makina Dinamiği. Eşdeğer Noktasal Kütleler Teorisi

1. Mekanizma tekniğinde temel kavramlar, 2. Mekanizmaların serbestlik derecesi 3. Mekanizmaların konum analizi

STATİK. Prof. Dr. Akgün ALSARAN - Öğr. Gör. Fatih ALİBEYOĞLU -8-

MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ (STATİK)

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

G( q ) yer çekimi matrisi;

Rijit Cisimlerin Dengesi

BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BAÜ MÜH.MİM. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK KAFES SİSTEM TASARIMI DERS NOTLARI

Makine Teorisi (ME 307) Ders Detayları

YATAY VE DİKEY OLARAK KONUMLANDIRILMIŞ KRANK-BİYEL MEKANİZMASININ BİLGİSAYAR DESTEKLİ ANALİZİ

TEMEL MEKANİK 12. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

YAPI STATİĞİ MESNETLER

TEMEL MEKANİK 6. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Ödev 1. Ödev1: 600N luk kuvveti u ve v eksenlerinde bileşenlerine ayırınız. 600 N

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

DİNAMİK - 7. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

MEKANİZMA TEKNİĞİ (1. Hafta)

Makine Teorisi (MFGE 305) Ders Detayları

Uzay Çatı Sistemlerinin ANSYS Paket Programı Kullanılarak Statik Analizi

BELĐRLĐ BĐR SIKMA KUVVETĐ ETKĐSĐNDE BĐSĐKLET FREN KOLU KUVVET ANALĐZĐNĐN YAPILMASI

PERDELERDEKİ BOŞLUKLARIN YATAY ÖTELENMEYE ETKİSİ. Ayşe Elif ÖZSOY 1, Kaya ÖZGEN 2 elifozsoy@hotmail.com

STATİĞİN TEMEL PRENSİPLERİ

MEKANİK SİSTEMLERİN DİNAMİĞİ (1. Hafta)

KAZAKİSTAN ASTANA OLİMPİK STADYUMU ÇELİK YAPISI

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

TEMEL MEKANİK 4. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Kayış kasnak mekanizmaları metin soruları 1. Kayış kasnak mekanizmalarının özelliklerini, üstünlüklerini ve mahsurlarını açıklayınız. 2.

6.12 Örnekler PROBLEMLER

Düzlem Kafes Sistemlerin ANSYS Paket Programı ile Optimum Geometri Tasarımı

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

DİNAMİK - 6. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Yrd. Doç. Dr. Cihan Demir. Mekanizma Tekniği 2

KONU 3. STATİK DENGE

TEMEL MEKANİK 14. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

VECTOR MECHANICS FOR ENGINEERS: STATICS

Hibrid Makina Sistemleri: Yapılanmalar Ve Analizi Üzerine Bir Araştırma

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

İNSANSIZ HAVA ARACI PERVANELERİNİN TASARIM, ANALİZ VE TEST YETENEKLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

Kafes Sistemler. Doğru eksenli çubukların birbirlerine mafsallı olarak birleşmesinden meydana gelen taşıyıcı sistemlere Kafes Sistemler denir.

Mekanik. Mühendislik Matematik

NX Motion Simulation:

Rijit Cisimlerin Dengesi

Taşıyıcı Sistem İlkeleri

Mukavemet. Betonarme Yapılar. Giriş, Malzeme Mekanik Özellikleri. Dr. Haluk Sesigür İ.T.Ü. Mimarlık Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği

YARI RİJİT BİRLEŞİMLİ ÇELİK ÇERÇEVELERİN ANALİZİ

Profesyoneller için Çelik Bağlantılar ve Detay Çizimleri

YAPILARDA BURULMA DÜZENSİZLİĞİ

Doç. Dr. Muhammet Cerit Öğretim Üyesi Makine Mühendisliği Bölümü (Mekanik Ana Bilim Dalı) Elektronik posta ( ):

MEKANİZMA TEKNİĞİ (10. Hafta)

KAM MEKANİZMASI İÇEREN KANCA TAHRİK MEKANİZMALARININ KİNEMATİK TASARIMI VE KANCA HAREKET EĞRİSİNİN ANALİZİ

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 SAYILAR 11 Bölüm 2 KÜMELER 31 Bölüm 3 FONKSİYONLAR

MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ (STATİK)

POSITION DETERMINATION BY USING IMAGE PROCESSING METHOD IN INVERTED PENDULUM

İÇİNDEKİLER. ÖNSÖZ... iii İÇİNDEKİLER... v

MKT 204 MEKATRONİK YAPI ELEMANLARI

hir Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik

Yapısal Analiz Programı SAP2000 Bilgi Aktarımı ve Kullanımı. Doç.Dr. Bilge Doran

KATI CİSİMLERİN BAĞIL İVME ANALİZİ:

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

STATİK. Ders_9. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

Üç Boyutlu Çerçeve Yapıların Statik Analizi için Geliştirilen Bir Bilgisayar Programı: YapAn05

ÇATI MAKASINA GELEN YÜKLER

Bir düzlemsel robotun anlık pol planı ve hız vektörlerinin geometrik tasarımı

Düzlemsel İki Serbestlik Dereceli Mekanizmaların En Küçük Kareler Toplamı Yöntemi ile İşlev Sentezi

MEKANİZMA YAPIMI DÜZLEMSEL MEKANİZMALAR

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ (STATİK)

Yrd. Doç. Dr. Mustafa NİL

Ra 14 Armürünün Yeni Tahrik Mekanizmasının Tasarımı ve Analizi. Desing And Analysis Of New Drive Mechanism Of Ra 14 Dobby

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Kavramsal Tasarım - I

Perdeli-Çerçeveli Taşıyıcı Sistemli Binalarda Taşıyıcı Sistem Seçiminin Yapı Davranışı Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

Hedefler. Kafeslerde oluşan kuvvetlerin hesaplanması: düğüm noktaları metodu kesme metodu

STATİK KUVVET ANALİZİ (2.HAFTA)

Manyetik Alanlar. Benzer bir durum hareketli yükler içinde geçerli olup bu yüklerin etrafını elektrik alana ek olarak bir manyetik alan sarmaktadır.

Autodesk Robot Structural Analysis Professional İnşaat Müh. için Yapısal Modelleme, Analiz ve Tasarım çözümü

ÇİFT ANADAL TABLOSU. ME 203 Statics NA NA ME 211 Thermodynamics I NA NA

Uzay kafes sistemlerin tarihsel gelişimi, deniz kabuklusunun geometrik yapısına duyulan hayranlıkla başlamıştır. Deniz kabuklusundaki logaritmik

8.8.4 Tesselasyon Kullanarak Genişleyebilen Strüktür Tasarımı

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MF İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ Department of Civil Engineering

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Transkript:

Uluslararası Katılımlı 17. Makina Teorisi Sempozyumu, İzmir, 1-17 Haziran 01 Watt-I Mekanizmasından Türetilmiş Şekil Değiştirebilen Yeni Üst Örtü Strüktürü Önerileri Y. Akgün * Gediz University Izmir Özet Bu bildiri, Watt-I mekanizmasından türetilmiş şekil değiştirebilen yeni üst örtü mekanizmaları önermekte ve bu mekanizmaların mimari kullanım alanlarını örnekler üzerinden incelemektedir. Watt mekanizması -çubuk mekanizmaları arasında yaygın olarak kullanılan mekanizmalardan biridir. Watt mekanizmasından kinematik yer değişim ile elde edilen Watt-I mekanizması da robot teknolojilerinde, özellikle de antropomorfik parmak tasarımlarında sıklıkla kullanılmaktadır, ancak bu mekanizmanın mimari kullanımına dair herhangi bir çalışma yoktur. Bildiride öncelikle Watt-I mekanizmasının geometrik özellikleri incelenmiş ve kinematik analizi Microsoft Ecel ortamında yapılmıştır. Daha sonra, formüle edilmiş kinematik analiz üzerinden üç farklı geometrik varyasyon türetilmiş ve herbir geometrinin aktif çalışma alanı, mimari üst örtü olarak potansiyeli ve uygulamaya yönelik olumlu ve olumsuz tarafları tartışılmıştır. Sonuç olarak, Watt-I mekanizmasının mimaride yapı elemanı olarak değerlendirilme potansiyelinin yüksek olduğu görülmüştür. Anahtar kelimeler: kinematik analiz, kinetik mimarlık, strüktürel mekanizma, şekil değiştiren strüktürler, Watt mekanizması Abstract This paper proposes novel convertible roof and canopy structures derived from Watt-I mechanism, and investigates the architectural potentials of these eamples. Watt mechanism is a well-known - bar linkage; and Watt-I, a geometric inversion of this mechanism, is commonly used in robot technologies, especially as anthropomorphic fingers. However, there is no study on the architectural use of this mechanism. In this paper, first kinematic analysis of the common Watt-I mechanism has been completed in Microsoft Ecel medium. Then, three different geometric variations have been developed by using the kinematic analysis. Workspace analyses have been made for each proposal and potential use as a convertible canopy structure has been investigated. Results of the study show that the Watt-I mechanism has an important potential to be used as convertible canopy structures. Keywords: kinematic analysis, kinetic architecture, structural mechanism, convertible structures, Watt mechanism * yenal.akgun@gediz.edu.tr 1 I Giriş Mekanizma, kuvvet ve hareket iletimi için kullanılabilen rijit cisimlerin rijit mafsallarla birleştirildiği sistem olarak tanımlanabilir [1]. Dört-çubuk mekanizması, dört uzuvlu ve dört döner mafsala sahip, kapalı zincir mekanizmaların en basitidir. Çoğu uygulamada uzuvlar aynı ya da paralel düzlemler üzerinde hareket eder ve sistem düzlemsel olarak çalışır. Birden çok dört-çubuk mekanizmasının farklı şekillerde birleşmesiyle daha karmaşık ve fazla çubuk ve mafsal içeren mekanizmalar elde edilebilir. Altı uzuvlu Watt mekanizması bu konudaki örneklerden biridir. Watt mekanizması, iki farklı düzlemsel dört-çubuk mekanizmasının, iki uzuv ortak olacak şekilde birleşmesinden oluşmaktadır []. Burada dikkat edilmesi gereken, ortak iki uzvun üç mafsallı çubuk olması gerektiğidir. Şekil 1 de Watt mekanizması ve Watt kinematik zincirinden kinematik yer değişim ile elde edilen iki farklı mekanizma görülebilir. Bu mekanizmaları oluşturan dört-çubuk mekanizmaları 1-- - ve --- numaralı uzuvlardır. 1 1 (sabit (sabit Watt-I Şekil. 1. Watt mekanizması ve kinematik yer değişim ile elde edilebilecek iki farklı mekanizma Bugüne kadar birçok araştırmacı Watt mekanizmasının geometrik ve kinematik özelliklerini incelemiştir. Bu çalışmalardan Todorov [], Shiakolas v.d. [], Soh ve McCarthy [], Dai ve Kerr [] in çalışmalarında Watt mekanizmasının farklı durumlar için sentez problemleri ele alınmış ve çeşitli yöntemler öne sürülmüştür. Tüm bu çalışmalar Watt mekanizmasının Watt mekanizması 1 Watt-II

Uluslararası Katılımlı 17. Makina Teorisi Sempozyumu, İzmir, 1-17 Haziran 01 geometrik ve kinematik analizi konusunda matematiksel altyapının oluşmasına katkı sağlamıştır. Watt mekanizmasının kinematik yer değişim ile elde edilebilecek iki farklı türevi vardır ve bu türevler çeşitli geometrilerde makine ve robot endüstrisinde sıklıkla kullanılmaktadır. Bu kullanımlardan birisi, Watt-I mekanizmasının özel bir geometrideki türevidir ve robotik ellerin parmak mekanizması olarak kullanılmaktadır. İnsan parmaklarında olduğu gibi, bu mekanik parmak da proksimal, orta ve distal bölümlerine sahiptir ve uzama ve kavrama hareketlerini yapabilmektedir (Şekil. Birden çok mekanik parmağı avuç işlevini görecek rijit bir uzva monte edip bir de başparmak ekleyerek antropomorfik mekanik el elde edilebilir. Shen v.d. [7-9] bu parmak mekanizmasını robotik el tasarımlarında kullanmış ve farklı kavrama pozisyonlarına uygun bir fonksiyon üretme modeli sentezlemiştir. Cassino Üniversitesi Robotik ve Mekatronik Laboratuvarı (LARM da bu parmak tasarımını kullanmış ve iki adet yay ekleyerek kavrama kapasitesini artırmıştır [10]. Cecarelli v.d. [11] ve Rodriguez v.d. [1] ise tek serbestlik dereceli antropomorfik eller için optimal tasarım yöntemleri önermiştir. Bu çalışmalara paralel olarak, Chang v.d. [1] protez el mekanizması sentezlemek için farklı altı-çubuk mekanizmalarını esas alan bir metodoloji önermiştir. 1 (sabit Uzama pozisyonu strüktürel olarak yararlanmayı amaçlanmış, şekil değiştirebilen üst örtü ve çatılar önerilmiştir. Bu kapsamda bildiride öncelikle Watt-I parmak mekanizmasının geometrik ve kinematik özellikleri incelenmiştir. Daha sonra, önerilen şekil değiştirebilen üst örtü mekanizmalarının tasarımında dikkat edilen noktalar, geometrik sınırlamalar, gerçekleştirilmeye yönelik detay alternatifleri, kullanımında görülecek olası avantaj ve dezavantajlar tartışılmıştır. Son bölümde ise elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. II. Parmak Mekanizmasının Kinematik Analizi Watt-I mekanizmasının geometrik ve kinematik özelliklerini hesaplamak için öncelikle sistemin mobilitesi (M hesaplanmıştır. Bu bildiride mobiliteyi ifade etmek için Freudenstein-Alizade [1] formülünden yararlanılmıştır. Bu formüle göre; M=J T -λl+q-j p (1 Eşitlikte M mobiliteyi, J T tüm mafsalların serbestlik derecelerinin toplamını, L sistemdeki kapalı devre sayısını, λ mekanizmanın çalıştığı düzlemin serbestlik derecesini (düzlemsel sistemler için, q çok kısıtlı uzuv sayısını, j p mafsallardaki pasif mobiliteleri ifade etmektedir. Yukarıdaki formüle göre mekanizmanın mobilitesi bulunmak istendiğinde J T 7 ye, λ e, L ye eşittir ve sistemin mobilitesi 1 dir ve kinematik analizinde analitik çözümler mümkündür. Şekil deki çizim, mekanizmanın kinematik analizinde kullanılan tüm değişkenlerini gösterir. Verilen uzuv ölçülerine (u 1, u u 1 ve α değişkenine göre, uzuvlar arasındaki tüm açılar (β 1, β β 9, tüm A, B H noktalarının koordinatları ve α 1, α, α α 1 açıları bulunabilir. 1 (sabit Kavrama pozisyonu. Proksimal falanks kemiği. Orta falanks kemiği. Distal falanks kemiği Şekil. Watt-I parmak mekanizması Yukarıdaki örneklerde de görüldüğü gibi Watt-I mekanizması, şekil değiştirebilme potansiyeli ve insan parmaklarına benzerliği sebebiyle robot endüstrisinde, özellikle de antropomorfik parmak tasarımlarında oldukça sık kullanılmaktadır. Ancak, bu mekanizmanın şekil değiştirebilen çatı mekanizması olarak kullanım potansiyeline dair hiçbir çalışma yoktur. Bu eksiği kapatmak adına, bu çalışma Watt-I mekanizmasından

Uluslararası Katılımlı 17. Makina Teorisi Sempozyumu, İzmir, 1-17 Haziran 01 C noktasının koordinatları şu şekilde bulunabilir; C u1 u cos( 9 10, C y u sin( 9 10 (7 G noktasının bulunabilmesi için öncelikle α 11 açısı şu şekilde bulunmalıdır; α 11 açısına göre; tan 1 D y 11 ( D C C y (8 G C u7 cos( 11, Gy C y u7 sin( 11 (9 F noktasının bulunması için öncelikle α 1, α 1 açıları ve u 1 uzvunun uzunluğu GNE ve EFG üçgenleri kullanılarak şu şekilde bulunmalıdır; Şekil. Watt-I parmak mekanizmasının kinematik analiz değişkenleri Sistemin kinematik analizinde ilk etapta β 1, β β 9 açıları, AED, DCG ve GFH üçgenlerine kosinüs teoremi uygulanarak bulunur. Ayrıca, A noktasının (0,0 koordinatlarında olduğu kabul edilmiş ve AB uzvunun (u 1 sabit olduğu kabul edilmiştir. Bu bilgiler ışığında B noktasının koordinatlarının B(u 1, 0 olduğu bulunabilir. D ve E noktasının koordinatları u, u uzuvları ve α ve β 1 açıları kullanılarak şu şekilde hesaplanabilir: D =u cos(α + β 1, D y =u sin(α + β 1 ( E =u cos(α, E y =u sin(α ( C noktasının koordinatlarını bulmak için öncelikle α 9 ve α 10 açıları bulunmalıdır. α 9 açısı için önce u 1 uzvunun uzunluğu ABD üçgeni kullanılarak şu şekilde bulunabilir: u u u u u cos( ( 1 1 1 1 BCD üçgeni kullanılarak; 1 u u1 u 9 cos ( ( u u BMD üçgeni kullanılarak α 10 açısı şu şekilde bulunur; 180 tan 10 1 1 Dy ( B D ( tan 1 G y 1 ( G E E 1 ( Gy Ey ( G E u y (10 (11 1 u9 u1 u10 1 cos ( (1 u u 9 Yukarıda bahsedilen üçgenler kullanılarak F noktasının koordinatları şu şekilde bulunabilir; F E u9 cos( 1 1, Fy Ey u9 sin( 1 1 (1 H noktasının koordinatlarının bulunması için α 1 açısı şu şekilde bulunabilir; 1 tan 1 Fy G y 1 ( (1 F G Bulunan α 1 açısına göre H noktasının koordinatları; H F u11 cos( 7 1, H y Fy u11 sin( 7 1 (1 Yapılan kinematik analiz Microsoft Ecel ortamında uygulandı. Ecel ortamında oluşturulan modelde tüm uzuv boyları (u ve α açısı değişken olarak girildi ve koyulan değer değişimi düğmesi sayesinde bu değişkenler arzu edildiği takdire değiştirilebilecek şekilde hazırlandı. Şekil te Microsoft Ecel temelli analiz modelinin arayüzü görülebilir.

Uluslararası Katılımlı 17. Makina Teorisi Sempozyumu, İzmir, 1-17 Haziran 01 Şekil. Watt-I parmak mekanizmasının Microsoft Ecel temelli analiz modelinin arayüzü III. Parmak Mekanizmasından Türetilmiş Üst Örtü Mekanizmaları Yukarıda bahsedilen kinematik analiz modeli üzerinde uzuv boyları (u 1 -u 1 manipüle edilerek çeşitli α açılarını sağlayabilen, farklı aktif çalışma alanlarına sahip mekanizmalar elde edilebilmektedir. Bu mekanizmalar farklı geometrilere sahip olabilmekte ve farklı büyüklüklerdeki alanları örtebilmektedir. Bu noktada önemli bir tanımlamayı yapmak gerekmektedir: Bir mekanizmanın bir strüktürden temel farkını hareket iletme özelliği oluşturur. Bir strüktür kuvvet aktararak stabiliteyi sağlamak üzere tasarlanırken, mekanizma ise belirlenmiş bir hareketi belirlenmiş bir kuvvet ile sağlamak üzere tasarlanır. Şekil değiştirebilen strüktürlerin en önemli özelliği, sistem hareket halindeyken mekanizma gibi davranırken, belirli bir konumda sabitlendiğinde strüktür gibi davranabilmesidir. Bu açıdan şekil değiştirebilen strüktürlere strüktürel mekanizma da denmektedir [1]. Bildiri kapsamında önerilen üç sistem de ayrı ayrı tanıtılmış; elde edilen strüktürel mekanizmaların boyutları, çalışma alanları anlatılarak, uygulamaya yönelik noktalar vurgulanmıştır. Bu çalışma, önerilen mekanizmaların sadece çalışma alanı ve olası geometrilerine odaklanmıştır. Bunun dışında sistemlerin ayakta durabilmesi için gerekli kesit boyutları, malzemesi, çapraz sayıları ve bunlara bağlı olarak sistemi hareket ettirmek için gerekli motorların gücü, tipi ve bağlantı detayları gibi konular bildirinin kapsamı dışında bırakılmıştır. A. Parmak mekanizmasından stadyum tribünü çatısı Watt-I parmak mekanizmasından elde edilebilecek ilk strüktürel mekanizma değişken geometrili bir stadyum tribünü çatısıdır. Mekanizmanın hareket kabiliyeti sayesinde tribün çatısı, altındaki işlev ve hava koşullarına göre şekil değiştirebilmektedir. Örnek pozisyonlar Şekil te, bu pozisyonları sağlamak için gerekli açılar ve uzuv boyutları Tablo 1 de görülebilir. Şekilde de görülebileceği gibi güneşin, yağmurun durumuna, ya da gündüz ya da gece müsabaka olmasına göre tribün çatısı şekil değiştirebilmektedir. Tribün çatısı tasarımı sırasında mekanizmanın stabilitesini arttırmak adına bazı uzuv boyutlarıyla sezgisel olarak oynanmıştır. Bu amaçla öncelikle sistem A ve H noktaları arasında uzun bir konsol olduğu için sistemin ağırlık merkezinin dengelenmesi gerekmiştir. Bunu sağlamak üzere u uzvu olabildiğince uzatılmış, numaralı uzuv da bu uzamaya göre şekillendirilmiştir. Ayrıca, u 1 uzvu sistemin dengesinin arttırılması için mümkün olduğunca uzatılmıştır. Son olarak da numaralı uzvun boyutları olabildiğince büyütülürken, ve numaralı uzuvların olabildiğince küçültülmüştür. Microsoft Ecel tabanlı kinematik analizden bulunduğu üzere tribün çatısı, α açısının -11 o arasında olduğu durumlarda aktiftir. Ancak, ek kısıt olarak α açısının 90 o den büyük olduğu durumlarda çatı tribünün üstünü kapatamaz; ya da o den küçük olduğunda ise izleyicilerin sahayı görmesini engellemeye başlar. Bu analizler neticesinde mekanizma α açısının ve 90 o arasında olduğunda aktif olduğu söylenebilir. Geliştirilmiş stadyum tribünü çatısının gerçek uygulamada, aynı mekanizmanın paralel olarak çoğaltılması ve her iki mekanizmanın eşzamanlı şekilde hareket ettirilmesi şeklinde çalışacağı öngörülmüştür (Şekil. Paralel olarak yerleştirilmiş parmak mekanizmalarının yanal yükler ve eğilme momentine karşı çaprazlar ile bağlanması gerekmektedir. Şekil daki sistemde çaprazlardan bir tanesi temsili olarak gösterilmiştir.

Uluslararası Katılımlı 17. Makina Teorisi Sempozyumu, İzmir, 1-17 Haziran 01 Şekil. Stadyum tribünü çatısı ve alabileceği örnek şekiller Uzuv u 1 u u u u u u 7 u 8 u 9 u 10 u 11 u 1 α Geo 1 Geo Geo Ölçü 7,0 1,, 1,0 10,, 1, 11, 1,0, 1,0 9,0 Açı 7,0 79,0 90,0 TABLO 1. Stadyum tribünü çatısının uzuv ölçüleri ve açılar Şekil. Stadyum tribünü çatısının üç boyutlu modeli B. Parmak mekanizmasından çift yönlü üst örtü Watt-I parmak mekanizmasından elde edilebilecek diğer bir strüktürel mekanizma ise, orta aksına göre her iki tarafını da örtebilen değişken geometrili bir üst örtü sistemidir. Bu üst örtü farklı alanları kapatabilecek bir şemsiye gibi çalışabilmektedir. Örnek işlev olarak aktivite merkezlerinin açık kokteyl alanları, otobüs durakları vb. olabilir. Örnek pozisyonlar Şekil 7 de, bu pozisyonları sağlamak için gerekli açılar ve uzuv boyutları Tablo de gösterilmiştir. Şekil 7 de görülebileceği gibi güneşin, yağmurun durumuna, ya da insanların toplandığı bölgeye göre üst örtü şekil değiştirebilmektedir. Microsoft Ecel tabanlı kinematik analizden bulunduğu üzere tribün çatısı α açısının 0-0 o arasındaki tüm açılarında aktif olarak çalışabilmektedir. Ancak, fonksiyonel gerekliliklere göre bazı kısıtlar oluşturulmuştur. Örneğin α açısının 1 o den küçük 17 o den büyük olduğu durumlarda üst örtü, altındaki insanların görüş alanını kısıtlamaktadır. Bu sebeple mekanizmanın α açısının 1 ve 17 o arasında olduğunda aktif olabildiği sonucuna varılabilir. Tribün çatısında sistem iki paralel düzlemsel Watt-I mekanizmasının eşzamanlı çalıştırılması ve üst örtünün bu eşdeğer mekanizmalar arasındaki profillere monte edilmesi şeklinde düşünülmüştür. Çift yönlü üst örtü strüktürel mekanizmasında ise, ve numaralı uzuvlar için uzay kafesler oluşturularak sistem geometrik olarak uzaysal bir hale getirilmiştir (Şekil 8. Şekil 8 de bu uzaysal elemanlar sarı renkte gösterilmiştir. Kırmızı renkte gösterilen uzuvlar ise ve numaralı uzuvlardır ve sistemin uzaysal olmasından ötürü eksantrisite problemi oluşmaması ve kesme kuvvetlerini azaltmak için uzaysal uzuvların her iki yanına da yerleştirilmiştir. Bu noktada önemli bir konu unutulmamalıdır ki, sistem geometrik olarak uzaysal olsa da kinematik olarak hala düzlemseldir ve yukarıda yapılan kinematik analizler geçerlidir. Her ne kadar sistem sadece sarı ve kırmızı ile gösterilen uzuvlar ile Watt-I mekanizmasını oluşturabilse de, kaplama malzemesi eklenmesi için ayrıca detay çözmek gerekmektedir. Bunun temel sebebi de mekanizmanın hareketlerinden dolayı uzuvların, diğer uzuvlara direkt monte edilmiş kaplama malzemelerini kırma ya da yırtma tehlikesidir. Bu soruna çözüm olarak Şekil 8 de görülen mavi profiller sisteme eklenmiştir. Bu profiller sayesinde kaplama malzemesi mekanizmanın hareketinden bağımsız olarak kesintisiz bir güneş ya da

Uluslararası Katılımlı 17. Makina Teorisi Sempozyumu, İzmir, 1-17 Haziran 01 yağmur korumasını sağlayabilmektedir. Ayrıca bu kaplama malzemesi ve profiller, mekanizmanın hareketine göre mekanizmanın altında ya da üstünde yer alabilmekte, kullanıcılar için farklı ve sürprizli bir üst örtü oluşturabilmektedir. Şekil 7. Çift yönlü üst örtü ve alabileceği örnek şekiller Uzuv u 1 u u u u u u 7 u 8 u 9 u 10 u 11 u 1 α Geo 1 Geo Geo Ölçü 1, 7,,0 7,,7, 7,, 7,,0,0,0 Açı 1,0 77,0 1,0 TABLO. Çift yönlü üst örtü çatısının uzuv ölçüleri ve açılar Kaplama malzemesinin monte edileceği profiller Şekil 8. Stadyum tribünü çatısının üç boyutlu modeli C. Parmak mekanizmasından asma üst örtü Watt-I parmak mekanizmasından elde edilebilecek şekil değiştirebilen strüktürel mekanizma örneklerinden üçüncü ve sonuncusu, bir makara sistemi ve kablo ile hareket ettirilen asma üst örtü sistemidir. Bu üst örtü, duvar ya da benzeri düşey bir taşıyıcı yüzeye sabitlenmiş, katlanarak açılıp kapanabilen bir tente mekanizmasıdır. Örnek işlev olarak yapı önü tenteleri, saçaklar vb. geçici yarı açık mekânlar gösterilebilir. Önerilen sistemin kinematik analizi, yukarıda detaylı olarak açıklandığı şekilde yapılmıştır; ancak Şekil 9 da görüldüğü gibi, sonuç mekanizma saat yönünde 90 o döndürülerek elde edilmiştir. Ayrıca yukarıdaki analizde belirtilmeyen bir I noktası tasarıma eklenmiş, bu I noktasından F noktasına bir kablo bağlanarak sistemin bu kablonun uzatılıp kısaltılması vasıtasıyla hareket ettirileceği öngörülmüştür. Ancak, yukarıda bahsedilen mekanizmalarla karşılaştırılması mümkün olsun diye sistem analiz süresince yine α açısına göre tanımlanmış, aktif çalışma alanı da yine bu açıya göre anlatılmıştır. Şekil 9 da ekran görüntüsü verilen Microsoft Ecel tabanlı kinematik analizden bulunduğu üzere üst örtü mekanizması α açısının -1 ile - arasında bulunduğu açılarda aktiftir. Ancak, yine fonksiyonel gerekliliklere göre bazı kısıtlar oluşturulmuştur. Bu kısıtlara göre α açısının - o dan küçük olduğu durumlarda üst örtü, altındaki insanların görüş alanını kısıtlamaktadır. Bu sebeple mekanizmanın α açısının -1 ve - o arasında olduğunda aktif olduğu söylenebilir. Örnek geometriler Şekil 10 da, bu pozisyonları sağlamak için gerekli açılar ve uzuv boyutları Tablo te gösterilmiştir. Yukarıda bahsedilen diğer iki mekanizmadan farklı olarak bu önerinin sadece en uç sınır noktalarında (α =-1 ve - o mimari olarak daha işlevsel olduğu, ara açıların sadece geometri değişiminin pasif aşamaları olduğu söylenebilir. Şekil 11 de sistemin üç boyutlu modellenmiş hali görünmektedir. Bu modelde kablolar mor ile gösterilmiştir. Şekilde de görüldüğü üzere bu sistemde de kaplama malzemesinin sisteme birleştirilmesi konusu

Uluslararası Katılımlı 17. Makina Teorisi Sempozyumu, İzmir, 1-17 Haziran 01 önemli bir zorluk teşkil etmektedir. Bu da yine sistemin hareketli parçalarının birbiri üstünde kayması, iç içe geçmesi gibi nedenlerdendir. Kaplama malzemesinin tasarlanması ayrı bir çalışma konusu olarak bu çalışmanın dışında bırakılmıştır. Şekil 9. Asma üst örtü mekanizmasının Microsoft Ecel temelli analiz modelinin arayüzü Şekil 10. Asma üst örtü ve alabileceği örnek şekiller Uzuv u 1 u u u u u u 7 u 8 u 9 u 10 u 11 u 1 α Geo 1 Geo Geo Ölçü. 10, 1, 9.0 7,0,,0,0 8,0 1, 7,0,0 Açı -.0-7,0-1,0 TABLO. Asma üst örtünün uzuv ölçüleri ve açılar 7

Uluslararası Katılımlı 17. Makina Teorisi Sempozyumu, İzmir, 1-17 Haziran 01 Kablo Kablo Şekil 11. Asma üst örtünün üç boyutlu modeli IV. Sonuçlar Bu bildiride Watt-I mekanizmasının açılır kapanır üst örtü sistemi olarak potansiyelleri örnekler yardımıyla gösterilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla tasarlanan üç örneğin çalışma alanları, olası mimari kullanım alanları, uygulamada karşılaşılabilecek avantaj ve dezavantajları bildiri kapsamında anlatılmıştır. Çalışma bize Watt-I mekanizmasının geometrisinden ötürü mimari olarak çok geniş alanlarda kullanılabileceğin göstermiştir. Konu üzerinde ileride yapılacak çalışmalarında bu potansiyeli ortaya çıkarabilecek şekilde farklı kullanımlar üretmesi de mümkündür. [] Todorov T. Synthesis of Watt's si link mechanism for manipulation action in relative space. Mechanism and Machine Theory (: 9-8, 1997. [] Shiakolas P, Koladiya K, Kebrle J. On the optimum synthesis of sibar linkages using differential evolution and the geometric centroid of precision positions technique. Mechanism and Machine Theory 0(: 19-, 00. [] Soh G, McCarthy J. The synthesis of si-bar linkages as constrained planar R chains. Mechanism and Machine Theory (: 10-170, 008. [] Dai J, Kerr D. Geometric analysis and optimization of a symmetrical watt si-bar mechanism. In: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Mechanical Engineering Science 0(: 7-80, 1991. [7] Shen JQ, Russell K, Sodhi R. On function generation of Watt I mechanisms for finger design. In: Proccedings of the international symposium of mechanism and machine Science. Izmir (Turkey; 8-88, 010. [8] Shen JQ, Russell K, Lee W, Sodhi R. On motion generation of Watt I mechanisms for mechanical finger design. Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering : 11-1, 008. [9] Shen JQ, Russell K, Lee W, Sodhi R. On mechanical finger design for epanded prescribed grasping poses. Journal of Advanced Mechanical Design Systems and Manufacturing (: 90-91, 008. [10] LiCheng W, Carbone G, Ceccarelli M. Designing an underactuated mechanism for a 1 active DOF finger operation. Mechanism and Machine Theory, (: -8, 009. [11] Ceccarelli M, Tavolieri C, Lu Z. Design considerations for underactuated grasp with a one D.O.F. anthropomorphic finger mechanism. In: Proceedings of the 00 IEEE/RSJ: international conference on intelligent robots and systems. Beijing (China; 111-11, 00. [1] Rodriguez NEN, Carbone G, Ceccarelli M. Optimal design of driving mechanism in a 1-DOF anthropomorphic finger. Mechanism and Machine Theory 00; 1: 897-911. [1] Chang W, Tseng C, Wu L. Creative mechanism design for a prosthetic hand. Journal of Engineering in Medicine, 18(: 1-9, 00. [1] Freudenstein F, Alizade R. On the Degree of Freedom of Mechanisms with Variable General Constraint. In: Proceedings of IV. World IFToMM Congress. England; 1-, 197. [1] Chen Y, Design of Structural Mechanisms, Doktora Tezi, Mühendislik Bilimleri Bölümü, Oford Üniversitesi, Oford,00. Kaynakça [1] Söylemez E. Mekanizma Tekniği, Prestij Yayınevi, 1. Baskı, 000. [] Norton R. Design of Machinery: An Introduction to the Synthesis and Analysis of Mechanisms and Machines, rd Edition (International Edition ed., Singapore: McGraw Hill Education; 00. 8