Endüstriyel robotlarda kullanılan çoklu tutucunun yapısal analizi ve optimizasyonu

Abstract

Günümüzde birçok farklı sanayi sektöründe kullanılan endüstriyel robot uygulamaları seri üretimin verimli bir şekilde gerçekleşmesi açısından önemli bir yere sahiptir. Endüstriyel robotlar; makine ve otomotiv sektöründe taşıma, montaj, boyama, paketleme, kaynak-kesme vb. işlemlerde kullanıldığı gibi sağlık, havacılık ve savunma sanayi sektöründe de birçok yerde kullanılmaktadır. Endüstride kullanılan robotların optimum tasarımı ile daha hafif yapıda olması başta enerji sarfiyatı olmak üzere, maliyet; hareket kabiliyeti; yüksek işlevsellik; kompakt tasarım gibi birçok avantaj sağlamaktadır. Bu çalışmada, endüstriyel robotlarda kullanılmaya yönelik tasarlanmış çoklu tutucunun yapısal analizleri yapılmış ve topoloji optimizasyonu ile hafifletme çalışması yapılmıştır. Öncelikle mevcut yapının sonlu elemanlar yöntemi ile yapısal analizleri yapılmış ve şekil değişikliği ile maksimum gerilmeleri belirlenmiştir. Daha sonra kütlesinin yaklaşık %20 oranında azaltılması hedeflenerek boşaltma yerleri belirlenmiş ve buna uygun yeni bir tasarım elde edilmiştir. Yenilenen tasarımın analizleri tekrarlanmış ve benzer emniyet katsayıları elde edilmiştir. Böylece süreli bir çalışmaya maruz kalan bir robot tutucunun enerji tüketiminin azaltılması için önemli bir iyileştirme çalışması gerçekleştirilmiştir.

Industrial robot applications used in many different industrial sectors have an important place in terms of efficient mass production in today. Industrial robots; transportation, assembly, painting, packaging, welding-cutting, etc. in the machinery and automotive industry. It is used in many places in the health-care, aviation and defense industry sectors as well as in operations. The optimum design and lighter structure of the robots used in industry provide many advantages such as energy consumption, cost, mobility, high functionality and compact design. In this study, structural analysis of the multi-gripper designed for use in industrial robots was made and a light-weighting study was carried out with topology optimization. First of all, the structural analysis of the existing structure was made using the finite element method and the shape change and maximum stresses were determined. Then, the unloading locations were determined, aiming to reduce its mass by approximately 20%, and a new design was obtained. The analyzes of the renewed design were repeated and similar safety coefficients were obtained. Thus, a significant improvement work has been carried out to reduce the energy consumption of a robot gripper that is subjected to prolonged operation.