İKİ SERBESTLİK DERECELİ BİR SİMÜLATÖR PLATFORMUNUN KİNEMATİK VE KİNETİK ANALİZİ

Benzer belgeler
G( q ) yer çekimi matrisi;

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

RCRCR KAVRAMA MEKANİZMASININ KİNEMATİK ANALİZİ Koray KAVLAK

Gravite alanı belirlemede modern yaklaşımlar

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

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

İKİ BOYUTLU ÇUBUK SİSTEMLER İÇİN YAPI ANALİZ PROGRAM YAZMA SİSTEMATİĞİ

MADDESEL NOKTALARIN DİNAMİĞİ

MADDESEL NOKTANIN EĞRİSEL HAREKETİ

KATI CİSİMLERİN BAĞIL İVME ANALİZİ:

MAK585 Dinamik Sistemlerin Modellenmesi ve Simülasyonu

ELK-301 ELEKTRİK MAKİNALARI-1

Özet: Açısal momentumun türetimi. Açısal momentum değiştirme bağıntıları. Artırıcı ve Eksiltici İşlemciler Kuantum Fiziği Ders XXI

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

Ankara Ankara. kull lerden bahsedilmektedir. tematik modelin. (lead- pal,, yalpa hesaplamalara dahil edilmemesi yunuslama ; eyleyici kol rmektedir.

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

MEKANİZMA TEKNİĞİ (3. Hafta)

Nokta uzayda bir konumu belirtir. Noktanın 0 boyutlu olduğu kabul edilir. Herhangi bir büyüklüğü yoktur.

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği ( 1. ve 2. Öğretim ) Bölümü Dinamik Dersi (Türkçe Dilinde) 2. Çalişma Soruları / 21 Ekim 2018

Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin. Matris Metotları. Prof.Dr. Engin ORAKDÖĞEN Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Bahar Yarıyılı

1. STATİĞE GİRİŞ 1.1 TANIMLAR MEKANİK RİJİT CİSİMLER MEKANİĞİ ŞEKİL DEĞİŞTİREN CİSİMLER AKIŞKANLAR MEKANİĞİ DİNAMİK STATİK

30. HAZERFAN İHA nın UZUNLAMASINA HAREKET DİNAMİĞİ ve KONTROLÜ. Özet

3.1 Vektör Tipleri 3.2 Vektörlerin Toplanması. 3.4 Poligon Kuralı 3.5 Bir Vektörün Skaler ile Çarpımı RİJİT CİSİMLER MEKANİĞİ

Bölüm 2: Kuvvet Vektörleri. Mühendislik Mekaniği: Statik

S4 u(x, y) = ln ( sin y. S5 u(x, y) = 2α 2 sec(α(x 4α 2 t)) fonksiyonunun

Fizik 101-Fizik I Katı Bir Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

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

Akışkan Kinematiği 1

5 SERBESTLİK DERECELİ ROBOT KOLUNUN KİNEMATİK HESAPLAMALARI VE PID İLE YÖRÜNGE KONTROLÜ

TORK VE DENGE. İçindekiler TORK VE DENGE 01 TORK VE DENGE 02 TORK VE DENGE 03 TORK VE DENGE 04. Torkun Tanımı ve Yönü

Gerilme Dönüşümleri (Stress Transformation)

Doç.Dr. Cesim ATAŞ MEKANİK ŞEKİL DEĞİŞTİREN CİSİMLER MEKANİĞİ DİNAMİK

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

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

MAK Makina Dinamiği - Ders Notları -1- MAKİNA DİNAMİĞİ

Diferensiyel denklemler sürekli sistemlerin hareketlerinin ifade edilmesinde kullanılan denklemlerdir.

Fizik 101: Ders 17 Ajanda

Fizik-1 UYGULAMA-7. Katı bir cismin sabit bir eksen etrafında dönmesi

1. HAFTA. Statik, uzayda kuvvetler etkisi altındaki cisimlerin denge koşullarını inceler.

İÇİNDEKİLER. Ön Söz...2. Noktanın Analitik İncelenmesi...3. Doğrunun Analitiği Analitik Düzlemde Simetri...25


HARRAN ÜNİVERSİTESİ 2016 YILI ZİRAAT FAKÜLTESİ FİNAL SINAVI SORU ÖRNEKLERİ

KKKKK VERİLER. Yer çekimi ivmesi : g=10 m/s 2. Metrik Ön Takılar sin 45 = cos 45 = 0,7

BTÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE LABORATUVARI DERSİ

Düzgün olmayan dairesel hareket

( t) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

KİNETİK ENERJİ, İŞ-İŞ ve ENERJİ PRENSİBİ

MAT355 Kompleks Fonksiyonlar Teorisi I Hafta 2. yapılırsa bu durumda θ ya z nin esas argümenti denir ve Argz ile gösterilir. argz = Argz + 2nπ, n Z

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

Gerilme Dönüşümleri (Stress Transformation)

Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

RÖLATİF HAREKET ANALİZİ: İVME

Gerilme Dönüşümü. Bölüm Hedefleri

( ) ( ) ÖABT Analitik Geometri KONU TESTİ Noktanın Analitik İncelemesi. Cevap D. Cevap C. noktası y ekseni üzerinde ise, a + 4 = 0 A 0, 5 = 1+

İÇİNDEKİLER. Bölüm 1 GİRİŞ

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

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

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

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

Düzlemde Dönüşümler: Öteleme, Dönme ve Simetri. Not 1: Buradaki A noktasına dönme merkezi denir.

Parametrik doğru denklemleri 1

1. Giriş. 2. Dört Rotorlu Hava Aracı Dinamiği 3. Kontrolör Tasarımı 4. Deneyler ve Sonuçları. 5. Sonuç

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

Fizik 101: Ders 18 Ajanda

8.04 Kuantum Fiziği Ders XX

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

9.14 Burada u ile u r arasındaki açı ve v ile u θ arasındaki acının θ olduğu dikkate alınarak trigonometrik eşitliklerden; İfadeleri elde edilir.

Sistem Dinamiği. Bölüm 3- Rijit Gövdeli Mekanik Sistemlerin Modellenmesi. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

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

KATI CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ. Anten Parametrelerinin Temelleri. Samet YALÇIN

DİNAMİK MEKANİK. Şekil Değiştiren Cisimler Mekaniği. Mukavemet Elastisite Teorisi Sonlu Elemanlar Analizi PARÇACIĞIN KİNEMATİĞİ

Mekanik Titreşimler ve Kontrolü. Makine Mühendisliği Bölümü

EĞRİSEL HAREKET : Silindirik Bileşenler

Mohr Dairesi Düzlem Gerilme

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

BATMIŞ YÜZEYLERE GELEN HİDROSTATİK KUVVETLER

TAM EKLEMLİ ROTOR İÇİN PAL AÇILARI VE PAL YÜKLERİ KULLANILARAK HATVE ÇUBUKLARI VE EYLEYİCİ KOLLARI ÜZERİNDEKİ YÜKLERİN HESAPLANMASI ÜZERİNE BİR YÖNTEM

KUADRATİK FORM. Tanım: Kuadratik Form. Bir q(x 1,x 2,,x n ) fonksiyonu

1. Hafta Uygulama Soruları

Mekanizma Tekniği DR. ÖĞR. ÜYESİ NURDAN BİLGİN

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

r r r F İŞ : Şekil yörüngesinde hareket eden bir parçacık üzerine kuvvetini göstermektedir. Parçacık A noktasından

AKM 205 BÖLÜM 6 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ Doç.Dr. Ali Can Takinacı Ar.Gör. Yük. Müh. Murat Özbulut

Fizik 101-Fizik I

KONU 3. STATİK DENGE

DÜZLEMDE GERİLME DÖNÜŞÜMLERİ

Fizik 101: Ders 21 Gündem

Cebir 1. MIT Açık Ders Malzemeleri

TORK VE DENGE 01 Torkun Tanımı ve Yönü

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

Rijit Cisimlerin Dengesi

Döner Kanat İnsansız Hava Aracının Dinamik Modellenmesi ve Benzetimi

ANALİTİK GEOMETRİ ÇÖZÜMLÜ SORU BANKASI

Rijit Cisimlerin Dengesi

0.1 Katı Cismin Üç Boyutlu Hareketinin Kinetiği

Transkript:

4. Otomotiv OTEKON 16 8. Otomotiv Teknolojileri Kongresi 23 24 Mayıs 216, BURSA İKİ SERBESTLİK DERECELİ BİR SİMÜLATÖR PLATFORMUNUN KİNEMATİK VE KİNETİK ANALİZİ S. Çağlar Başlamışlı*, E. Teoman Önder*, Beşir Tayfur**, Özgür Özkan** * Hacettepe Üniversitesi, Mühendislik- Fakültesi, Makine Müh. Böl., ANKARA **Katron Simülasyon Teknolojileri, İSTANBUL ÖZET Ülkemizde belli bir süredir eğitim amaçlı hareket simülatörleri oluşturulmaktadır. Simülatör tabanı genellikle ithal edilmektedir. Bildiride, yurt içinde bu tür simülatörlerin üretimine destek vermesi planlanan bir metodoloji geliştirilmiştir. İki serbestlik dereceli bir platform için kinematik ve kinematik tasarım öğeleri sunulmuştur. Böylelikle istenilen hareketlerin gerçekleşip gerçekleşmeyeceği yönünde bir tespit yapılmıştır. Bunun sonucunda, bu hareketleri sağlamak için motor isterlerine ulaşılmış; dolayısıyla, motor seçimi için tork/güç ihtiyaçlarının belirlenmesi mümkün olmuştur. Anahtar kelimeler: İki serbestlik dereceli simülatör, kinetik analiz, kinematik analiz. Kinematic and Kinetic Analysis of a 2 Dof Motion Platform ABSTRACT Motion simulators have been constructed for educational purposes in our country for a while. The motion base platfom is generally acquired by importation. In this article, a methodology has been developed for the local construction of such platfoms. Kinematic and kinetic design features for a two degree of freedom motion base platfoms have been presented. The developed methodology allows to determine the motion range of the platform and the motor torque/power requirements. Keywords: Two degree of freedom motion base platform, kinematic analysis, kinetic analysis 1. GİRİŞ Ülkemizde belli bir süredir eğitim amaçlı hareket simülatörleri oluşturulmaktadır. Simülatör tabanları farklı karmaşıklıkta olabilmektedir. Literatürde, simülatörden beklenene göre değişen serbestlik derecelerinde platformlar önerilebilmektedir; [1], [2], [3] genel olarak platformun kinematik analizi yapılmakta ardından dinamği eklenmektedir. [4] te verildiği gibi bu çalışma da referans sistemleri oluşturulacak, gerekli dönüşümler kinematik analiz içinde gerçekleştirilecek ve kinetik analizle parametrik olarak kuvvetler eklenecektir. Gerçekte, üretimi yapacak yerli firmanın kinematik tasarımı ve yük isterleri kuvvetleri belirleyecek ve bu kuvvetlerden bu çalışmada geliştirilen metotla tasarıma uygun gerekli ve yeterli kapasitede motor seçimi kolaylıkla sağlanacaktır. En basit konfigürasyon iki sertbestlik dereceli (devrilme/yunuslama) simülatör çeşididir. Yurtdışındaki birçok firma bu tür simülatörleri iki adet motoru tahrik ederek çalıştırmakta ve pazarlamaktadır. Bu simülatör serisinde motorların birbirlerine göre paralel ve dik konumlandırılmalarıyla oluşan iki adet konfigürasyon bulunmaktadır. Bu bildiride seri konfigürasyonun analizi gösterilmiştir. Servos and Simulation şirketi tarafından pazarlanan simülatör platformu Şekil 1 de verilmiştir [5]. Simülatör tabanı genellikle ithal edilmektedir. Bildiride, yurt içinde bu tür simülatörlerin üretimine destek vermesi planlanan bir metodoloji geliştirilmiştir. İki serbestlik dereceli bir platfom için kinematik ve kinematik tasarım öğeleri sunulmuştur. Böylelikle istenilen hareketlerin gerçekleşip gerçekleşmeyeceği yönünde bir tespit yapılmıştır. Bunun sonucunda, bu hareketleri sağlamak için motor isterlerine ulaşılmış; dolayısıyla, motor seçimi için tork/güç ihtiyaçlarının belirlenmesi mümkün olmuştur.

çerçevesinde, X ekseni platormun ön tarafını işaret etmektedir. Z ekseni yukarıya doğru bakmaktadır. Şekil 2 de analiz esnasında önemleri ortaya çıkacak olan farklı kritik bağlantı noktaları ve bunların koordinat tanımları ve anlık olarak XYZ ve xyz koordinat sistemlerinin örtüştüğü an verilmiştir. Noktaların koordinatları tanımlandıkları eksen takımına göre farklılık gösterecektir. Şekildeki koordinat tanımları (XYZ) ye göre verilmiştir. Şekil 1. Servos and Simulation şirketi tarafından pazarlanan simülatör [1] Bölüm 2 de, orta mafsal ve hareketli platfor için iki ayrı koordinat sistemi tanımlanmış, bunlar arasındaki açısal dönüşümler yunuslama ve devrilme hareketlerine göre dönüşüm matrisleriyle yapılmıştır. Dönüşümlere uygun olarak platformun kinematik çözümlemesi yapılmış ve ardından kuvvet kolları ve kuvvetler eklenerek kinematik analize geçilmiştir. Bölüm 3 te yunuslama ve devrilme referanslarının ayrı ayrı ve birlikte verildiği durumlar için benzetimler yapılmıştır. Bölüm 4 te sonuçlar değerlendirilmiştir. 2. 2 DOF PLATFORMUN KİNEMATİK ANALİZİ Çalışmada, öncelikle kinematik analiz yapılarak platformun istenilen yunuslama ve devrilme açılarını sağlayan motor krank açıları tespit edilecektir. Sonrasında platform açısal hız ve ivmesi referans yunuslama ve devrilme açısal hız ve ivmelerine göre tespit edilecektir. Newton-Euler denklemi kullanılarak platform üzerinde etkin olan momentler bulunacaktır. Moment bileşenleri kullanılarak bağlantı kollarındaki kuvvetler elde edilecektir. Kuvvet bileşenlerinin motor milleri etrafındaki momentleri hesaplanarak gerekli motor torkları hesaplanacaktır Platform ortasından yere bağlı bir mafsal üzerindedir. Yunuslama ve devrilme serbestlik derecesine sahiptir ve hareket sağ ve solda konumlu iki motor tarafından verilmektedir. Hareketin analizi için öncelikle koordinat sistemleri tanımlanacaktır. Şekil 2: Platform koordinat takımları ve kritik bağlantı noktalarının koordinatları Bahsedildiği gibi üst platform yunuslama ve devrilme hareketleri yapmaktadır. Tanımlanan iki koordinat sistemi arasındaki dönüşümler her iki kareket için incelenecektir. 2.1.1 Yalnız Yunuslama Hareketi için (XYZ) ve (xyz) Arası Koordinat Dönüşüm İşlemleri Öncelikle sadece pitch hareketi yapıldığı varsayılırsa (Şekil 3): xyz takımında koordinatları (x c, y c, z c ) olan C noktasının XYZ takımındaki koordinatlarını bulmak için; X c = x c cosθ + z c sinθ Z c =- x c sinθ +z c cosθ işlemi yapılmakta ya da aşağıdaki dönüşüm matrisi kullanılmaktadır. (1) cosθ sinθ R θ =[ 1 ] (2) sinθ cosθ 2.1 Koordinat Sistemi Tanımları Orta mafsal üzerinde bir eylemsiz referans çerçevesi tanımlanmıştır (XYZ). İlaveten, üst platforma sabitlenmiş, platformla birlikte hareket eden ikinci bir koordinat sistemi tanımlanmıştır (xyz). Eylemsiz referans

cosθ sin θ sin φ sin θ cos φ R= R θ R φ =[ cosφ sinφ ] (5) sin θ cos θ sin φ cos θ cos φ şeklinde bulunabilir. Dolayısıyla, platform üzerindeki herhangi bir noktanın XYZ sistemindeki koordinatları X cosθ sin θ sin φ sin θ cos φ x [ Y] = [ cosφ sinφ ] [ y] (6) Z sin θ cos θ sin φ sin θ cos φ z Şekil 3: Yunuslama hareketi esnasında platform üzerinde seçilen bir C noktasının koordinat dönüşüm işleminin geometrik olarak gösterilmesi 2.1.2 Yalnız Devrilme Hareketi için (XYZ) ve (xyz) Arası Koordinat Dönüşüm İşlemleri Sadece devrilme hareketi yapıldığı varsayılırsa (Şekil 4):: xyz takımında koordinatları (x c, y c, z c ) olan C noktasının XYZ takımındaki koordinatlarını bulmak için Y c = y c cosφ - z c sinφ Z c = y c sinφ + z c cosφ işlemi yapılmalı ya da aşağıdaki dönüşüm matrisi kullanılmalıdır (3) 1 R φ =[ cosφ sinφ] (4) sinφ cosφ denklemi kullanılarak bulunabilir. 2.2 2 DOF Platform için Kinematik Çözüm 2.2.1 Motor dönüş açıları ve platform dönüş açıları arasında bağıntıların kurulması Motor dönüş açıları ve platform dönüş açıları arasındaki bağıntılar AP 1 ve BP 2 bağlantı kollarının boylarını analitik olarak yazılmasıyla elde edilebilir. M 1 Motor milinin konumu ve krank açısı kullanılarak, P 1 noktasının XYZ koordinat sistemindeki konumu aşağıdaki gibi yazılabilmektedir: X P1 = X M1 Y P1 = Y M1 + r 1 cos θ 1 (7) Z P1 = Z M1 + r 1 sin θ 1 M 2 Motor milinin konumu ve krank açısı kullanılarak, P 2 noktasının XYZ koordinat sistemindeki konumu aşağıdaki gibi yazılabilmektedir: X P2 = X M2 Y P2 = Y M2 + r 2 cos θ 2 (8) Z P2 = Z M2 + r 2 sin θ 2 A ve B noktalarının koordinatları xyz koordinat sisteminde sırasıyla Şekil 4: Devrilme hareketi esnasında platform üzerinde seçilen bir C noktasının koordinat dönüşüm işleminin geometrik olarak gösterilmesi 2.1.3 Yunuslama ve Devrilme Hareketi için (XYZ) ve (xyz) Arası Koordinat Dönüşüm İşlemleri Hem yunuslama hem devrilme yönlerinde bir dönme hareketinin olması halinde kullanılması gereken dönüşüm matrisi a/2 a/2 [ b/2] ve [ b/2] (9) şeklinde ifade edilebilmektedir. Dolayısıyla, A ve B noktalarının XYZ koordinat sistemdeki koordinatları aşağıdaki gibi yazılabilmektedir: XA cosθ sin θ sin φ sin θ cos φ a/2 [ YA] = [ cosφ sinφ ] [ b/2] (1) ZA sin θ cos θ sin φ cos θ cos φ XB cosθ sin θ sin φ sin θ cos φ a/2 [ YB] = [ cosφ sinφ ] [ b/2] (11) ZB sin θ cos θ sin φ cos θ cos φ

θ 1 ve θ 2 motor mili açısal konumlarını platform yunuslama ve devrilme açıları cinsinden elde etmek amacıyla AP 1 ve BP 2 kol boyları aşağıdaki gibi yazılabilir: (XP 1 XA) 2 + (YP 1 YA) 2 + (ZP 1 ZA) 2 = L 1 2 (XP 2 XB) 2 + (YP 2 YB) 2 + (ZP 2 ZB) 2 = L 2 2 (12) Bu ifadeler açıldığında aşağıdaki bağıntılar elde edilmektedir: (X M1 XA) 2 + (Y M1 + r 1 cos θ 1 YA) 2 + (Z M1 + r 1 sin θ 1 ZA) 2 2 = L 1 (X M2 XB) 2 + (Y M2 + r 2 cos θ 2 YB) 2 (13) + (Z M2 + r 2 sin θ 2 ZB) 2 = L 2 2 Her iki ifade de aşağıdaki forma getirilebilir: (K 1 + r cos θ) 2 + (K 2 + r sin θ) 2 = K 3 2 (14) Üstteki ifadede K 1, K 2, K 3 değerleri bilinen sabit parametreleri ifade etmektedir. En genel haliyle aşağıdaki denklem elde edilebilir: Acos θ+b sin θ = C (15) Üstteki ifadede A, B, C değerleri bilinen sabit parametreleri ifade etmektedir. Bu denklemin çözümü ise aşağıdaki gibi bulunabilir: C θ = asin A 2 + B atan A 2 B (16) Platformun xyz takımında ifade edilmiş açısal hız vektörünün bileşenleri kumanda edilen yunuslama (θ),yalpa ( ) ve devrilme ( ) açıları cinsinden aşağıda verilmiştir. ϕ = w x + ψ sinθ = w x + w y tanθsinϕ + w z tanθcosϕ Platformun açısal ivme vektörü ise aşağıdaki gibidir: w x = ϕ ψ sinθ ψ θ cosθ w y = θ cosϕ θ ϕ sinϕ + ψ cosθsinϕ ψ θ sinθsinϕ + ψ ϕ cosθcosϕ w z = ψ cosθcosϕ ψ θ sinθcosϕ ψ ϕ cosθsinϕ θ sinϕ θ ϕ cosϕ 2.3 2 DOF Platform için Kinetik Çözüm (2) Platform, O noktası etrafında, 3 boyutta, ötelemesiz dönme hareketi yapmaktadır. Bu hareketi tanımlamak için aşağıdaki Newton-Euler denklemleri kullanılabilmektedir: M x = I xy (w y w z w x ) + I xz (w z + w x w y ) +I xx w x + (I zz I yy )w y w z + I yz (w y 2 w z 2 ) M y = I xy (w x + w z w y ) + I yz (w z w x w y ) +I yy w y + (I xx I zz )w z w x + I xz (w z 2 w x 2 ) M z = I xz (w x w z w y ) + I yz (w y + w z w x ) +I zz w z + (I yy I xx )w y w x + I xy (w x 2 w y 2 ) (21) Bu denklemde yer alan I xx, I yy, I zz, I xy, I xz, I yz terimleri O notasına indigenmiş atalet/çarpım momentlerini ifade etmektedir. M terimleri ise O noktasına göre ifade edilmiş bir yandan AP 1 ve BP 2 bağlantı kollarındaki kuvvetlerin, öte yandan platformun ağırlığının yarattığı moment bileşenleridir. AP 1 ve BP 2 in kütleleri ihmal edilirse bu kollar two force member olarak değerlendirilebilir. Böylelikle, analiz, AP 1 ve BP 2 kollarının ağırlıklarını içermeyeceğinden daha basit hale getirilebilecektir. w x = ϕ ψ sinθ w y = θ cosϕ + ψ sinϕcosθ w z = ψ cosϕcosθ θ sinϕ (17) Mevcut durumda yalpa hareketinin ihmal edilebilir derecede küçük olduğu varsayıldığından üstteki bağıntı aşağıdaki gibi yazılabilecektir: w x = ϕ w y = θ cosϕ w z = θ sinϕ (18) Platformun açısal hız vektörü için ters bağıntı ise aşağıda verilmiştir: ψ = secθ(w y sinϕ + w z cosϕ) θ = w y cosϕ w z sinϕ (19) Şekil 5: O noktasına göre moment etkisine sahip kuvvetlerin gösterimi

Moment ifadelerini xyz takımında bulunması için gereken bağıntılar aşağıda verilmiştir (Şekil 5) M = r A X F A + r B X F B + r G X mg Üstteki ifadedeki r A, r B ve r G moment kollarının xyz takımında ifade edilmiş koordinatları aşağıda verilmiştir: r A = [a/2 b/2 ] T r B = [a/2 b/2 ] T r G = [r Gx r Gy r Gz] T Öte yandan F A nın bileşenleri AP 1 vektörünün yön kosinüsleri kullanılarak XYZ takımındaki koordinatları bulunabilir Şekil 6: M1 noktasına göre moment etkisine sahip kuvvetlerin gösterimi F AX = F A X A X P1 L 1 F AY = F A Y A Y P1 L 1 F AZ = F A Z A Z P1 L 1 (22) Motor torkları ve AP 1- BP 2 kollarındaki kuvvetler arasında aşağıdaki bağıntıları yazmak mümkündür: M 1 noktası etrafındaki moment denklemi T 1 = r 1 X F A (25) M 2 noktası etrafındaki moment denklemi Aynı şekilde F B nin bileşenleri BP 2 vektörünün yön kosinüsleri kullanılarak XYZ takımındaki koordinatları bulunabilir F BX = F B X B X P2 L 2 F BY = F B Y B Y P2 L 2 F BZ = F B Z B Z P2 L 2 (23) Üstte bahsi geçen moment deklemleri yazılırken FA ve FB nin bileşenlerini xyz takımında ifade edilmesi gerekmektedir. Newton Euler Denklemlerinin sol tarafı kullanılarak platform üzerindeki etkin olan moment bileşenleri tespit edilebilir. M = r A X F A + r B X F B + r G X mg (24) denklemine üstte tanımlanmış olan kuvvet ifadeleri yerleştirilerek ikinci bir moment denklemi elde edilebilir. Birinci ve ikinci moment denklemleri eşitlenerek bağlantı kollarındaki FA ve FB kuvvetleri bulunabilir. T 2 = r 2 X F B (26) Üstteki denklemde yer alan r 1 ve r 2 in bileşenleri aşağıda verilmiştir Son olarak r 1x = r 1y = r 1 cos θ 1 r 1z = r 1 sin θ 1 r 2x = r 2y = r 2 cos θ 2 r 2z = r 2 sin θ 2 (27) T 1 = r 1 X F A = [r 1y F AZ r 1z F AY r 1x F AZ r 1z F AX r 1x F AY r 1y F AX ] T (28) Bu vektörün ilk bileşeni M 1 motoru tarafından üretilen tork tarafından karşılanmaktadır: M 1 = r 1y F AZ r 1z F AY (29) Diğer bileşenler motor şaftının direngenliğiyle karşılanmaktadır. Aynı şekilde; T 2 = r 2 X F B = [r 2y F BZ r 2z F BY r 2x F BZ r 2z F BX r 2x F BY r 2y F BX ] T (3) Bu vektörün ilk bileşeni M 2 motoru tarafından üretilen tork tarafından karşılanmaktadır: M 2 = r 2y F BZ r 2z F BY (31)

3. BENZETİM SONUÇLARI Yalnız devrilme, yalnız yunuslama ve devrilme ve yunuslama referansının birlikte verildiği, bileşik hareketten, geriye doğru işletilen süreç ile platforma uygun motor seçimi için isterler, benzetimler ile belirlenecektir. 3.1 Birinci Durum İncelemesi Sonuçları: Sadece Devrilme Referansının verildiği Durum (Şekil 7-1) Şekil 7 de verilen devrilme açısı referans olmak üzere motor krank mili açısına, motor torkuna ve motor gücüne ulaşılmıştır. Platform Rotation [deg] 15 1 5-5 -1 Platform Rotation -15 pitch angle roll angle Şekil 7: Birinci durum incelemesi: İstenilen Devrilme Açısı Şekil 9 : Birinci durum incelemesi: Gerekli Motor Torkları 6 5 4 3 2 1 1 8 6 4 2 Motor Power 1 Şekil 1 : Birinci durum incelemesi: Gerekli Motor Güçleri 3.2 İkinci Durum İncelemesi: Sadece Yunuslama Referansının verildiği Durum (Şekil 11-14) Şekil 11 de verilen yunuslama açısı referans olmak üzere motor krank mili açısına, motor torkuna ve motor gücüne ulaşılmıştır. 15 Motor Power 2 Platform Rotation pitch angle roll angle 1 Platform Rotation [deg] 5-5 -1-15 Şekil 11 : İkinci durum incelemesi: İstenilen Yunuslama Açısı 5 First Solution for Motor Position 1 Şekil 8: Birinci durum incelemesi:gerekli Motor krank mili açıları 2 1 Motor Torque 1 [deg] -5-1 -2-3 -4-5 -6 27 26 25 24 Motor Torque 2 [deg] 5 First Solution for Motor Position 2-5 Şekil 12: İkinci durum incelemesi:gerekli Motor krank mili açıları 23 22

1 Motor Torque 1-1 -2-3 -4 27 Motor Torque 2 26 25 24 23 22 Şekil 13 : İkinci durum incelemesi: Gerekli Motor Torkları 5 Motor Power 1 Şekil 16:Üçüncü durum incelemesi:gerekli Motor krank mili açıları 4 3 2-5 Motor Torque 1 1-1 6 5 Motor Power 2-15 -2 15 Motor Torque 2 4 3 2 145 14 1 135 Şekil 14 : İkinci durum incelemesi: Gerekli Motor Güçleri 13 Şekil 17 : Üçüncü durum incelemesi: Gerekli Motor Torkları 3.3 Üçüncü Durum İncelemesi: Bileşik Hareket (Şekil 15-18) 7 6 5 Motor Power 1 Şekil 15 te verilen bileşik hareket açısı referans olmak üzere motor krank mili açısına, motor torkuna ve motor gücüne ulaşılmıştır. 4 3 2 1 25 Motor Power 2 15 1 Platform Rotation pitch angle roll angle 2 15 1 Platform Rotation [deg] 5-5 -1 5 Şekil 18 : Üçüncü durum incelemesi: Gerekli Motor Güçleri -15 Şekil 15 : Üçüncü durum incelemesi: İstenilen Yunuslama/Devrilme Açıları 4. SONUÇ Şekil 1 ila 18 arasında sadece referans devrilme, sadece referans yunuslama ve referans bileşik yunuslamadevrilme hareketlerinin sağlanması için gerekli olan motor krank açıları, motor torkları ve güçleri verilmiştir. Geliştirilen metodoloji ile istenilen hareketlerin sağlanması için piyasadan seçilecek motorlarla tork/güç isterlerinin sağlanıp sağlanamadığı tespit edilebilmektedir. Ayrıca platformun hareket sınırları da

motor krank açısı çözümünün bulunup bulunmaması durumları irdelenerek tespit edilebilmektedir. SİMGELER a,b F A, F B I xx, I yy, I zz, I xy, I xz, I yz L 1, L 2 M x, M y, M z r 1, r 2 R θ, R φ, R r A, r B ve r G T 1, T 2 XYZ,xyz platformun uzunluğu, genişliği A ve B noktalarındaki kuvvet vektörleri O notasına indigenmiş atalet/çarpım momentleri (kgm 2 ) A ve P 1,B ve P 2 bağlantı noktaları arasındaki kolların uzunlukları O noktasına göre AP 1 ve BP 2 bağlantı kollarındaki kuvvetlerinin ve platformun ağırlığının yarattığı moment bileşenleri (Nm) M 1 ve M 2motorunun krank kolu uzunluğu Yunuslama,devrilme ve bileşik dönüşüm matrisleri Moment kolu vektörleri M 1 ve M 2 noktası etrafındaki momentler Orta mafsal üzerinde bir eylemsiz referans çerçevesi koordinat eksenleri, platformla birlikte hareket eden ikincil koordinat sistemi eksenleri w x, w y, w z θ, ψ, φ θ 1, θ 2 xyz takımında ifade edilmiş açısal hız vektörünün bileşenleri (rad/s) Yunuslama,yalpa ve devrilme açıları (radyan) M 1 M 2 motorunun dönüş açısı KAYNAKLAR 1. Brian R. Hopkins, B. R., Williams R.L., 22, Kinematics, Design and Control of the 6-PSU Platform, Industrial Robot: An International Journal, Vol. 29, No. 5, pp. 443-451 2. Chiew, Y. S., Abdul Jalil, M. K., and Hussein, M., 28, Kinematic Modeling of Driving Simulator Motion Platform, Proceedings of the 28 IEEE Conference on Innovative Technologies in Intelligent Systems and Industrial Applications Multimedia University, Cyberjaya, Malaysia. 3. Arioui, H., Hima, S., Nehaoua, L., Bertin, R.J.V., Espié, S., 22, From Design to Experiments of a 2-DOF Vehicle Driving Simulator,IEEE Transactıons on Vehıcular Technology, vol. 6,no. 2 4. Arioui, H., Hima, S., Nehaoua, L., 29, 2 DOF Low Cost Platform for Driving Simulator: Modeling and Control, 29, IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics Suntec Convention and Exhibition Center,Singapore. 5. http://www.servos.com/servos-and-simulation-twoaxis-(2dof).htm