Year 2020, Volume , Issue 20, Pages 299 - 310 2020-12-31

Düşük Maliyetli 6 Eksen Hareketli Uçuş Simülatörü Prototip Tasarımı

Burak Hamdi TUFAN [1] , Satılmış ÜRGÜN [2]


Yüksek doğrulukta işlemleri yapması beklenen uçuş simülatörleri için düşük maliyetli hareket sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemler daha kısa manipülatör, küçük hareket kapasitesi ve yüksek çalışma gürültüsü barındırmaktadır. Bu tarz etkilerin uçuş eğitimi alan pilotun algıları üzerindeki etkileri bilinmemektedir ve araştırılmaları gerekmektedir. Yüksek kalitedeki bir hareket platformu yaklaşımı ile düşük kapasiteli hareketin limitleri kaldırılabilir ve kapasitesi arttırılabilir. Yüksek güvenlikli hava taşımacılığında bir pilotun, tehlikeli hava şartlarındaki davranışlarının güçlendirilmesi gereklidir. Pilotların eğitimlerinde kullanılan simülatörler, bu tarz durumlarda uçağın vereceği tepkileri oluşturabilmelidir. Bu sayede pilotlar bu tarz durumlara karşı hazırlıklı olabilmektedir. Örnek olarak rüzgar kesmesi veya türbülans gibi durumlara karşı pilotlar hazırlıklı olmalıdır. Uçağın hareketi oldukça kısa bir süre içerisinde dengesizleşecektir. Bütün bu hareketleri, tasarlanan simülatörün oluşturabilmesi için güçlü dinamik ve dayanıklı manipülatörlere ihtiyacı olacaktır. Gelişmiş bir kontrol algoritması geliştirebilmek için fiziksel yapının da limitlerini göz önüne almak gerekmektedir. Kullanılacak sabit platformun dayanımı, kullanılacak motorların sayısı ve tipi önemlidir. Manipülatör olarak bir tarafı zemine sabitlenen diğer tarafı hareketli mekanizmaya sabitlenen motorların kullanımlarıyla beraber, bir tarafı hareketli platforma sabitlenerek diğer tarafı döner motorun hareketli kısmına sabitlenen tasarımlar mevcuttur. Her iki sisteminde hareket algoritmaları ve hesaplamaları değişecektir. Bu tarz fiziksel özellikleri ve limitleri algoritmaya uyarlamak gerekmektedir. Dolayısıyla algoritmaya uygulamanın dinamik modelini doğru ve etkili bir şekilde yansıtmak gerekmektedir. Çalışmanın ileriki aşamalarında arttırılan bu kapasitelerin pilot adaylarının duyuları üzerindeki etkileri araştırılabilir. Bu çalışma Stewart platformu olarak bilinen bir 6DOF hareket platformu tasarım örneğidir ve her iki tarafı da hareketli bir noktaya sabitlenmiş manipülatörler ile daha etkili bir simülatör hareket sistemi geliştirmeye yönelik çalışmalar yapılacaktır. Amacı Stewart platform tasarımlarının temel prensiplerine kılavuz olmak ile birlikte bu tasarımların ucuz ve hızlı bir şekilde prototipini oluşturmaya yardımcı olmaktır. Kinematik analizler gerçeklenerek küçük bir prototip üretilmiştir. Üretilen bu prototip stewart platformunun ilk olarak matematiksel modellemesi oluşturulmuştur. Daha sonra bu modele uygun malzemeler seçilmiştir ve model seçilen bu malzemelere uygun hale getirilmiştir. Bu çalışma tamamen düşük bütçeli bir çalışmaya bağlı kaldığı için piyasadaki en ucuz fiyat-performans malzemeleri seçilmiştir. Ayrıca üretilen bu prototip için bir ara yüz yazılımı geliştirilerek gerçek uçuş bilgileri sağlanarak hesaplamaların ve analizlerin doğruluğu kontrol edilmiştir. Bu çalışma daha gelişmiş bir uçuş simülatörü çalışması için gerçekleştirilen bir ön çalışmadır.
Stewart Platformu, uçuş simülatörü, 6DOF hareket, ters kinematik hesaplamaları, asenkron sistem arayüzü
  • D. Stewart, “A platform with six degrees of freedom,” Proc. Inst. Mech. Engr., vol. 180(1), pp. 371–386, 1965.
  • Realization of a Desktop Flight Simulation System for Motion-cueing Studies, Berkay Volkaner, S. Numan Sozen1 and V. Emre Omurlu, DOI: 10.5772/63239
  • Development of a motion simulator for testing a mobile surveillance robot , Journal of Mechanical Science and Technology 23 (2009) 1065-1070
  • Filip Szufnarowski “Stewart platform with fixed rotary actuators: a low cost design study”
  • Transfer of Training from a Full-Flight Simulator Vs. a High-Level Flight-Training Device with a Dynamic Seat, August 2010, DOI: 10.2514/6.2010-8218
  • de Winter, J. C. F., Dodou, D., Mulder, M., 2012. Training effectiveness of whole body flight simulator motion: A comprehensive meta-analysis. The International Journal of Aviation Psychology 22(2), 164–183.
  • Rasmussen, J., 1983. Skills, Rules, and Knowledge; Signals, Signs, and Symbols, and Other Distinctions in Human Performance Models. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics SMC-13(3), 257–266.
  • Mulder, M., van Paassen, M. M., Boer, E. R., 2004. Exploring the Roles of Information in the Control of Vehicular Locomotion: From Kinematics and Dynamics to Cybernetics. Presence: Teleoperators and Virtual Environments 13(5), 535–548.
  • Stapleford, R. L., Peters, R. A., Alex, F. R., 1969. Experiments and a Model for Pilot Dynamics with Visual and Motion Inputs. Tech. Rep. NASA CR-1325, NASA.
  • Zaal, P. M. T., Pool, D. M., Chu, Q. P., van Paassen, M. M., Mulder, M., Mulder, J. A., 2009a. Modeling Human Multimodal Perception and Control Using Genetic Maximum Likelihood Estimation. Journal of Guidance, Control, and Dynamics 32(4), 1089–1099.
  • Application of H1 Theory to a 6 DOF Flight Simulator Motion Base, Mauricio Becerra-Vargas and Eduardo Morgado Belo, University of Sao Paulo – EESC, Department of Aeronautical Engineering
  • Salcudean, S., P. Drexel, D. Ben-Dov, A. Taylor, and P. Lawrence (1994). A six degree-of-freedom, hydraulic, one person motion simulator. In Proceedings of the 1994 IEEE International Conference on Robotics and Automation, San Diego-CA, pp. 2437-2443. IEEE.
  • Graf, R., R. Vierling, and R. Dillman (1998). A exible controller for a Stewart platform. In Proceedings of the 1998 Second International Conference on Knowledge-Based Intelligent Electronic Systems, Adelaide-SAAustralia, pp. 52-59. IEEE.
  • Sciavicco, L. and B. Siciliano (2005). Modeling and Control of Robot Manipulators (2 ed.). Londres: Springer-Verlag. An Introduction to Mathematical Modelling, Glenn Marion, Bioinformatics and Statistics Scotland Given 2008 by Daniel Lawson and Glenn Marion
  • Equations of Motion of a Spin-Stabilized Projectile for Flight Stability Testing; Journal of Theoretical and Applied Mechanics 51, 1, pp. 235-246, Warsaw 2013
  • https://memememememememe.me/post/stewart-platform-math/ [Erişim Tarihi: 11-Ağustos-2020]
  • Geometry of the 3D Pythagoras’ Theorem, Journal of Mathematics Research; Vol. 8, No. 6; December 2016 ISSN 1916-9795 E-ISSN 1916-9809
  • http://thetrig.blogspot.com/2011/11/m-sin-x-n-cos-x.html [Erişim Tarihi: 11-Ağustos-2020]
  • http://www.ee.ic.ac.uk/pcheung/teaching/DE1_EE/stores/sg90_datasheet.pdf [Erişim Tarihi: 12-Ağustos-2020]
Primary Language tr
Subjects Engineering
Journal Section Articles
Authors

Orcid: 0000-0002-4804-2010
Author: Burak Hamdi TUFAN (Primary Author)
Institution: Kocaeli University
Country: Turkey


Orcid: 0000-0003-3889-6909
Author: Satılmış ÜRGÜN
Institution: KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Supporting Institution kOCAELİ üNİVERSİTESİ
Project Number FYL-2020-2054
Thanks Kocaeli Üniversitesi
Dates

Publication Date : December 31, 2020

APA Tufan, B , Ürgün, S . (2020). Düşük Maliyetli 6 Eksen Hareketli Uçuş Simülatörü Prototip Tasarımı . Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (20) , 299-310 . DOI: 10.31590/ejosat.783420