TR2021019459A2 - Mağara ve meskun mahal i̇nsansiz kara araci - Google Patents

Abstract

Buluş, yeraltında, mağaralarda, meskun mahallerde, tünellerde ve dar dehlizlerde kullanılabilecek eklemli yapıda, düşük siluetli bir insansız kara aracı ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME MAGARA VE MESKUN MAHAL INSANSIZ KARA ARACI Teknik Alan Bulus, yeraltinda, magaralarda, meskun mahallerde, tünellerde ve dar dehlizlerde kullanilabilecek eklemli yapida, düsük siluetli bir insansiz kara araci ile ilgilidir. Bulus daha özel olarak, kapali ortamlarda, yer altinda, farkli zeminlere sahip tünel, magara, boru hatlari benzeri yapilarda görev yapabilen, gövde modüllerinin eklenip çikarilabildigi ve degistirilebilir tahrik birimlerine sahip magara ve meskun mahal insansiz kara araci ile Önceki Teknik Mevcut insansiz kara araçlari (IKA) magara, koridor, meskun mahal, tünel, yer alti gibi dar ortamlara geometrik boyutlarindan dolayi sigmamaktadir, iç ortamlarda gerekli olan temel manevralan yapamamaktadir. Boyutu küçültülen konvansiyonel insansiz araçlar ise engel asma, hendek geçme Vb. temel araç performans gereksinimlerini yerine getirememektedir. Ayrica yeryüzünde hareket edebilmek için palet, tekerlek ya da bacak gibi alisilmis tahrik yöntemlerini kullanirlar. Her bir tahrik yöntemi, farkli arazilerde IKA"larin farkli performans göstermesine sebebiyet verir. Bu nedenle tasarim asamasinda Insansiz Kara Aracinda kullanilmasina karar verilen tahrik yöntemi, faaliyet gösterilecek arazi tipini ve bu arazideki araç performansini kisitlamaktadir. IKA geometrik boyutlari ve tahrik yöntemi, aracin düz meyil, yan meyil ve hendek geçme, dar bölgelere sigabilme, dik engel asabilme kapasitesini dogrudan etkilemektedir. Konvansiyonel yöntemler ile tasarlanan insansiz kara araçlarinda bu mobilite kistaslarinin birkaçini yerine getirebilmek için digerlerinden vazgeçilmektedir. IKA"lar1n gerçeklestirebildigi görev tipleri (kesif, gözlem, KBRN, haritalama, imha) üzerinde bulundurdugu sensör ve diger donanimlarla dogrudan baglantilidir. Ancak bütün sensörleri ayni anda üzerinde bulunduran IKA"lar hem teknik, hem ekonomik hem de kullanici deneyimi olarak zorluklar yaratmaktadir. Bütün sensör ve donanimlara her görevde ihtiyaç duyulmadigi için aslinda kullanim aninda fazladan agirlik tasinmasi, pahali sensörlerin görevlerde tehlikeye atilmasi ve göreve katkisi olmayacak teknik detaylar için yüksek kullanici farkindaligi ihtiyaci gibi dezavantajli durumlar yasanmaktadir. Teknigin bilinen durumunda yer alan "Advantage of straight walk instability in turning maneuver of multilegged locomotion: a robotics approach" baslikli 2016 yilinda yayinlanan makalede çok parçali ve bacakli bir robottan bahsedilmektedir. Robot gövdesinde bulunan baglanti elemanlari ile gövde bölümü çogaltilabilmektedir. Ayrica robotun bacaklari iki egim eklemi tarafindan kontrol edilir, böylece bacak uçlari ön uç pozisyon ve arka uç pozisyon dahil olmak üzere periyodik bir yörünge izler. Teknigin bilinen durumunda yer alan US9180920B2 sayili Birlesik Devletler patent dokümaninda, ön ucu, arka ucu ve agirlik merkezi olan robot sasisi içeren mobil robottan bahsedilmektedir. Robot, robotu hareket ettirmek için tahrik edilen bir destek yüzeyi ve robot sasisinin agirlik merkezinin arkasina yerlestirilmis eksen etrafinda dönebilen mafsalli kol içermektedir. Literatürde tek gövdeden olusan insansiz kara araçlari ve eklemli robotlar mevcuttur. Tek gövdeden olusan IKA,lara faydali yükleri ekledikçe silüetler büyümekte ve agirlik merkezleri konum olarak yükselmektedir. Bu sebeple araç boyut olarak büyümekte, agirlasmakta ve agirlik merkezi yükseldigi için kolay devrilebilmektedirler. Eklemli robotlarin ise tahrik yöntemleri sabit oldugu için farkli zeminde farkli araç performanslari göstermektedirler. B u dezavantajlari gidermek adina hem eklemli gövde yapisinda hem de degistirilebilir tahrik birimlerine sahip magara ve meskun mahal insansiz kara araci benzeri bir yapiya rastlanilmamistir. Dolayisiyla bulus konusu insansiz hava aracinin gelistirilmesi ihtiyaci duyulmustur. Bulusun Amaçlari Bu bulusun amaci, kapali ortamlarda, yer altinda, farkli zeminlere sahip tünel, magara, boru hatlari benzeri yapilarda görev yapabilen, gövde modüllerinin eklenip çikarilabildigi ve degistirilebilir tahrik birimlerine sahip magara ve meskun mahal insansiz kara aracinin gerçeklestirilmesidir. Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bu bulusun amaçlarina ulasmak için gerçeklestirilen magara ve meskun mahal insansiz kara araci ekli sekillerde gösterilmistir. Bu sekiller; Sekil-1: Magara ve meskun mahal insansiz kara aracinin üstten seinatik görünümüdür. Sekil-2: Magara ve meskun mahal insansiz kara aracinin perspektif sematik görünümüdür. Sekil-3: Magara ve meskun mahal insansiz kara aracinin patlatilmis sematik görünümüdür. Sekil-4: M agara ve meskun mahal insansiz kara aracinda yer alan tahrik birimlerinin sematik görünümüdür. Sekil-5: Magara ve meskun mahal insansiz kara aracinin sematik görünümüdür. Sekil-6: Magara ve meskun mahal insansiz kara aracinin farkli açidan perspektif görünümüdür. Sekillerde yer alan parçalar tek tek numaralandirilmis olup, bu numaralarin karsiliklari asagida verilmistir. Gövde modülü Ek baglanti bölgesi . Çok eksenli mafsallar Faydali yük . Motor tahrik çikislari Tahrik birimi 4. Faydali yük entegrasyon arayüzü 8 Denge kuyrugu Bulus, magara ve meskun mahal insansiz kara araci Olup; - bir ya da daha fazla gövde modülü (1), - gövde modülünün (1 ) arkasinda yer alan ve diger gövde modüllerinin (1 ) eklen mesini saglayan ek baglanti bölgesi (2 J, - gövde modüllerinin (1) birbirine ek baglanti bölgesinden (2) baglanmasini saglayan çok eksenli mafsallar (3), - gövde modülü (ll üzerinde yer alan faydali yük entegrasyon arayüzü (4), - faydali yük entegrasyon arayüzü (4) üzerine yerlestirilen faydali yük (5 l, - gövde modülünün (ll sag ve sol yanlarindan üçer adet bulunan motor tahrik çikislari - motor tahrik çikislarina (6] monte edilen ve aracin hareket etmesini saglayan tahrik birimleri (7), - en arkadaki gövde modülüne (1) montajlanan denge kuyrugu (8) içermektedir. Insansiz kara araçlari; arastirma, kesif, gözetleme vb. görevleri icra edebilmek için zorlu zeminlerde bulunup, buralarda performans göstermek durumunda kalabilmektedirler. Ancak insansiz kara araçlarinin tasarim kistaslari ve araç geometrileri bu arazilerdeki manevra kabiliyetlerini ve performanslarini dogrudan etkilemektedir. Tek gövdeden olusan araçlarda agirlik merkezinin konumu, araç agirligi, aracin uzunlugu, genisligi, yüksekligi mobiliteye (dik ve yan meyil geçme, hendek geçme, dik engel tirmanma vb.) ve tasidigi yüklerin yerlesimini dogrudan etkilemektedir. Gelistirilen insansiz kara aracinin eklemli gövde yapisi sayesinde hangi görev gerçeklestirilecekse ona uygun sayida gövde modülü (1) ek baglanti bölgesinden (2) pes pese eklenip / çikarilarak magara ve meskun mahal insansiz kara araci göreve uygun boyuta getirilir. Gövde modülleri (1) birbirine ek baglanti bölgesinden (2) çok eksenli mafsallar (3) araciligiyla baglanir. Bu çok eksenler mafsallarin (3) fonksiyonel yapisi sayesinde gövde modülleri (1) göreceli olarak hareket serbestligi kazanmaktadir. Kazanilan hareket serbestligi sayesinde magara ve meskun mahal insansiz kara araci, engebeli ve dönemeçli arazilerde seyir halindeyken gövde modüllerinin (1) hepsinin ayni anda devrilmesine engel olur. Diger yandan çok eksenli mafsallar (3 ), ek baglanti bölgelerine (2] ön gerilme kuvveti uygulayarak dikey ve yatay yönde gövde modüllerinin (1) hareketlerini sinirlar. Böylelikle çok eksenli mafsallar (3) eklemli yapidaki magara ve meskun mahal insansiz kara aracinin dik engel geçme, hendek geçme, düz ve yan meyil tirmanma performanslarini artirir. Görevin icra edilmesi için gerekli olan faydali yükler (5), gövde modülü (1) üzerine faydali yük entegrasyon ara yüzü (4) vasitasi ile montajlanir. Görev için hangi sensör ya da faydali yük (5) gerekiyorsa, o entegre edilecegi için kullaniciya esnek bir robot konfigürasyonu saglanmaktadir. Esnek konfigürasyon sayesinde görev esnasinda kullanilmayacak faydali yükler (5) hem agirlik olarak tasinmayacak hem de pahali sensörler riske atilmayacaktir. Modüler yapisi sayesinde, bakim, onarim ve sevkiyat islemleri kolaylastirilarak idame ve ikamesi makul seviyede tutulacaktir. Magara ve meskun mahal insansiz kara aracina entegre edilecek faydali yüklere (5] göre aracin uzunlugu ve eklenecek gövde modül (1) sayisi belirlenir. Uygun sayida gövde modüllerinin (l) pes pese eklenmesinden sonra, en arkadaki gövde modülüne (1) denge kuyrugu (8) montajlanir. Bu denge kuyrugu (8) sayesinde insansiz kara aracinin dik engel geçme, hendek geçme, merdiven çikma performanslarinda iyilestirme saglanmaktadir. Magara ve meskun mahal insansiz kara aracinda, güç grubu ile saglanan hareket uygun devir ve tork degerine getirilerek, gövde modülü (1) disindaki tahrik çikislarina (6) iletilir. Tahrik çikislari (6) farkli tahrik birimlerinin (7) montajlanabilmesine imkân veren genel geçer bir mekanik ara yüze sahiptir. Görev yapilacak arazinin kumluk, taslik, kayalik, otluk ve çamur vb. zemine sahip olmasina göre robotun tirmanma kabiliyetinin yükseltilmesi, kaymayi engellemesi, arazide batmamasi ya da irili ufakli engelleri asabilmesi istenmektedir. Bu kosullara göre en uygun olan tahrik birimleri (7), motor tahrik çikislarina (6) genel geçer mekanik ara yüz vasitasiyla montaj lanarak magara ve meskun mahal insansiz kara aracinin farkli zeminlerdeki sürüs performansi aitirilmis olur. Dolaysiyla gelistirilen insansiz kara araci üzerine farkli tahrik birimleri (7) ayni anda takilarak kombinasyonlar yapilabilmektedir. Örnegin araç gövde modülünün (1) ön kismina tirmanma bacaklari takilirken, arkaya kismina paletler takilabilir. Böylelikle insansiz kara aracinin karsisina çikan kayalik arazi ve dik engellere tirrnanabilirken, kumlu, çimenli vb. yumusak arazilerde paletle ilerleyebilecektir. Gelistirilen insansiz hava aracinin faydalari asagida siralanmistir: 1- Mevcut IKA7larin aksine magara, koridor, meskun mahal, tünel, yer alti gibi dar ortamlara düsük siluetli ve eklemli yapisindan dolayi kolaylikla sigabilir. Insan sagligi için girilmesi tehlikeli olan kapali alanlara veya dar boyutlarindan dolayi insanin giremeyecegi bölgelere girerek buralarda görüntü alma, haritalama yapma, çevresel sartlar hakkinda bilgi toplama gibi kritik görevleri yerine getirebilmektedir. Diger IKA sistemlerine göre hafiftir, modüler yapisi sebebiyle parçalara ayrilarak kolay tasinabilir ve idamesi kolaydir. Sahip oldugu degistirilebilir tahrik birimleri (7] ile yer alti, magara, tünel, meskun mahal ve kapali ortamlarda taslik, kumluk, kayalik, toprak ve çamur zemin gibi farkli arazilerde görev gerçeklestirebilmektedir. Gerçeklestirecegi göreve ve görev yapilan araziye göre gövde modülleri (1) eklenip çikarilarak aracin boyutlari ayarlanabilmektedir. Ürün kullanilirken aslolan göreve odaklanildigi için faydali yük (5] olarak ne gerekiyorsa onun entegrasyonu basit olarak saglanabilmekte ve görev icra edilmektedir. Gövde modüllerinin (1] eklemli bir yapiyla uzunlamasina tekrarli olarak birlesiminden olustugu için dar dehlizlere sigabilir, dik engel asabilir, hendek geçebilir, düz ve yan meyillerde devrilmeden hareket edebilir. Denge kuyrugu (8] sayesinde meskun mahallerde rahatlikla merdiven çikabilir. Gövde modüllerinin (1] eklemli bir yapiyla uzunlamasina tekrarli olarak birlesiminden olustugu için karmasik bir yapida degildir, sanayiye uygulanabilirligi yüksektir ve maliyet konusunda ölçek ekonomisine uygundur. TR TR TR TR

Claims (1)

1.ISTEMLER bir ya da daha fazla gövde modülü (1) içeren magara ve meskun mahal insansiz kara araci olup; gövde modülünün (1 ) arkasinda yer alan ve diger gövde modüllerinin (1 J eklen mesini saglayan ek baglanti bölgesi (2 ], gövde modüllerinin (1) birbirine ek baglanti bölgesinden (2) baglanmasini saglayan çok eksenli mafsallar (3), gövde modülü (ll üzerinde yer alan faydali yük entegrasyon arayüzü (4), gövde modülünün (1) sag ve sol yanlarindan bulunan motor tahrik çikislari (6), motor tahrik çikislarina (6] monte edilen ve aracin hareket etmesini saglayan tahrik birimleri (7) içermesiyle karakterize edilmektedir. Istem l'deki gibi magara ve meskun mahal insansiz kara araci olup; faydali yük entegrasyon arayüzü (4) üzerine yerlestirilen faydali yük (5) içermesiyle karakterize edilmektedir. Istem 1 veya ?deki gibi magara ve meskun mahal insansiz kara araci olup; en arkadaki gövde modülüne (1) montajlanan denge kuyrugu (8) içermesiyle karakterize edilmektedir. Yukaridaki istemlerden biri gibi magara ve meskun mahal insansiz kara araci olup; gövde modülünün (1) sag ve sol yanlarindan üçer adet bulunan motor tahrik çikislari (6] içermesiyle karakterize edilmektedir. TR TR TR TR