Bu tədqiqat, elektrik tesisatlarında kabel rafları və asma tavan boşluqları gibi dar və maneəli alanlarda öncü/kılavuz kabelyu çekerek ilərleyebiləcek bir kabel döşeme robotu inkişafktedir. Robot, yenidən konfiqurasiya edilə bilən tək aktuatorlu dalğa (Reconfigurable Single-Actuator-Wavə, RSAW) vahidlərinin oluşturduğu irəliləyən dalğayı səthle təmas yoluyla itkiye dönüştürmektedir. İlk prototip kabel rəfinda ilərleyebilmiş lakin vahidler arasındaki eklemlerde dalğanın sürekliliği bozulduğu üçün tavan birləşmə daşıyıcısına takılmıştır. Tədqiqatçılar bunun üzerine mekanik eklem yapısını yeniden tasarlamış, vahidler arasındaki irəliləyən dalğayı sürekli hâle getirmiş və dört helisin fazlarını PID əks əlaqəsiyle senkronize etmiştir. Yeni robot düz zeminde təxminən 42 mm/s ilərlemiş, yerinde dönüş yapabilmiş, ek ağırlık altında təxminən 7,5 N kimi raporlanan dartma seviyesine ulaşmış və süni tavan ortamındaki 57 mm yüksekliğindeki birleşim taşıyıcısını təxminən 60 saniyede aşmıştır. Nəticələr tasarımın əsas hərəkət kabiliyetini doğrulamakla birlikte real şantiye koşullarında uzun süreli kabel çekme və dayanıklılık doğrulaması sunmamaktadır.

Tədqiqatnın əsas yeniliği yalnızca dalğa biçiminde hərəkət eden bir robot inkişafk deyil. Asıl mühendislik problemi, birden fazla RSAW vahidi eklemlerle birbirine bağlandığında irəliləyən dalğanın eklem noktalarında dəqiqtiye uğramasını önlemektir. İlk prototipin tavan yapısında takılması birbaşa bu sorunu görünür hâle getirmiş; yeni tasarımda hem mekanik geometri hem de motor faza sinxronlaşdırılması bu probleme göre değiştirilmiştir.

Yeni robotun merkezinde yan yana iki RSAW vahidi bulunur. Ön və arka vahidler bu merkezi yapıya eklemlerle bağlanır. Merkezi iki helisin ters yönlerde döndürülmesi robotun yön değiştirmesini sağladığı üçün ayrı yaw hərəkəti azaltılmış və eklemlerde yalnız pitch hərəkəti üçün servo istifadə edilmişdir. Böylece toplam mühərrik sayı önceki yılan-benzeri robotun 15 motorundan yeni tasarımda 6 motora düşmüştür.

Türkiyə baxımından anlamı: Bu yaklaşım, asma tavan elektrik tesisatı və kabel tavası/rafı bulunan yapılarda tehlikeli və ya erişimi zor kabel çekme işlerinin otomasyonuna yönelik ilginç bir mekanik çözüm sunmaktadır. Ancak tədqiqatnın sınaq geometriləri Japonya'daki belirli kabel rəfi və tavan konstrüksiyon ölçülerine göre oluşturulmuştur. Türkiye'deki fərqli kabel taşıma sistemleri, askı geometriləri, yangın tesisatı elemanları, tavan kaplamaları, yük sınırları və iş güvənliği gereklilikleri üçün ölçülerin və robotun təmas geometrisinin yeniden doğrulanması lazımdır.

Araştırmanın əsas problemi nedir?

Kablo döşeme işleminde ana kabel birbaşa dar tavan boşluğuna itilmek yerine önce ince bir öncü və ya kılavuz kabel hedef güzergâhtan geçirilir; daha sonra ana kabel bu öncü kabelya bağlanarak çekilir. Geleneksel uygulamada çalışanların merdivən və ya yükseltilmiş tədqiqat platformlarıyla karanlık və dar tavan boşluqlarına erişmesi gerekebilir.

Tədqiqatçılar aynı robotun iki fərqli geometrik ortamda tədqiqatsını hedeflemiştir: aralıklarla yerleştirilmiş enine elemanlara sahip kabel rəfi və çok sayıda taşıyıcı/maneə içeren asma tavan boşluğu. Önceki özel məqsədlı sistemlerin bir ortamda başarılı olup diğerinde geometrik kimi yetersiz kalması, iki ortamı da geçebilən yenidən konfiqurasiya edilə bilən bir yapı gereksinimini oluşturmuştur.

RSAW mekanizması nasıl hərəkət ediyor?

RSAW vahidinin əsasinde dönen üç boyutlu bir helisin düşey düzleme izdüşümünden oluşan ilərleyen sinüs dalğası vardır. Tədqiqatda əsas dalğa:

\[ y(x,t)=A\sin\left(\frac{2\pi}{L}x-\omega t\right) \]

şəklində ifade edilmektedir. Burada \(A\) dalğa genliğini, \(L\) dalğa boyunu, \(\omega\) açısal tezlikı, \(x\) boyuna konumu və \(t\) zamanı temsil eder.

Dalganın nəzəri yayılma sürətı:

\[ V_w=\frac{\omega L}{2\pi} \]

kimi tanımlanır. Bu değer birbaşa robotun real ilərleme sürətı deyil; çünkü robotun zemindeki hərəkəti dalğa ilə səth arasındaki çok noktalı təmas və sürtünməye bağlıdır.

Tədqiqatçılar bağlantı elemanının uç sürətını dalğa parametreleriyle:

\[ V_l=(2\pi)^2\frac{A}{L}rf \]

ilişkisi üzerinden tanımlamıştır. Burada \(r\) bağlantı ucunun uzunluğu, \(f\) ise tezliktır.

Temas noktasındaki kinetik sürtünmə üçün:

\[ f_{ki}=\mu_iN_i \]

ifadesi kullanılır. Ancak robot aynı anda birden fazla noktadan səthe təmas ettiği üçün tədqiqatçılar real ilərleme davranışının tek təmaslı basit Coulomb modeliyle tamamen açıklanamayacağını belirtmiş və hərəkət performansını eksperimental kimi değerlendirmiştir.

Kablo rafı robot tasarımını nasıl belirledi?

Deneyde kullanılan kabel rəfinın enine alt kirişleri 40 mm genişliğinde və birbirinden 300 mm aralıkta yerleştirilmiştir. Ana kiriş uzunluğu 3000 mm, seçilən raf genişliği ise 600 mm'dir.

Bu geometri RSAW helisinin boyutlarını birbaşa etkiləmiştir. Araştırmada çevreye uyarlanmış vahidin helis parametreleri şöyledir:

Üç vahid seri hâlde düşünüldüğünde dalğa geometrisinin, bir dönme çevrimi boyunca kabel rəfinın alt kirişleri üzerinde təmas noktalarının korunmasına izin vərecek biçimde seçildiği gösterilmektedir.

İlk RSAW vahidi neden tavan elemanına takıldı?

İlk eksperimental RSAW vahidinde helisi çevreleyen, kabel taşıyıcı benzeri bağlantı elemanları arasında boşluqlar bulunuyordu. Birim tavan birləşmə daşıyıcısının üzerine geldiğinde bu boşluqlardan biri metal profilə oturuyor və hərəkət duruyordu.

Yeni bağlantı elemanı bu nedenle birbirini takip eden parçalar arasında takılmaya neden olacak boşluqları azaltacak biçimde yeniden tasarlandı. Mənbəta vərilən əsas boyutlar şöyledir:

Geometrik değerlendirmede bağlantı elemanının izin vərdiği maksimum bükülme açısı təxminən 75,7°, uygulamada gerekli görülen maksimum açı ise 31,2° kimi hesablanmışdır. Böylece mekanik açı kapasitesi hedeflenen maneə geometrisini aşmaktadır.

İlk çok vahidli robot neden başarısız oldu?

İlk çok vahidli prototip üç RSAW vahidinin iki mafsallı eklemle seri bağlanmasından oluşuyordu. Her eklem yaw və pitch hərəkətleri üçün iki servo motor içeriyordu. Bu prototip kabel rəfinda iləri yönde hərəkət edebilmiş, lakin süni tavan ortamında eklem bölgesi birleşim taşıyıcısına takılmıştır.

Tədqiqatçılar bu başarısızlığı eklem bölgesindeki irəliləyən dalğa süreksizliğine bağlamıştır. Başka bir ifadeyle, ayrı vahidler kendi dalğalarını oluşturabilse de dalğanın geometrisi eklem üzerinden dəqiqtisiz devam etmediği üçün eklem gövdesi səthden dışarı taşmış və maneəle mekanik kimi kilitlenmiştir.

Yeni robotun mekanik yapısı nasıl değiştirildi?

Yeni tasarımda orta bölüm yan yana yerleştirilmiş iki RSAW vahidinden oluşturulmuş, ön və arka RSAW vahidləri bu merkezi yapı tarafından bağlanmıştır. Motor torku eklem bölgesinden dişlilər aracılığıyla aktarılmış və servo motorlar irəliləyən dalğanın təmas yoluna müdahale etmeyecek biçimde üst bölgeye taşınmıştır.

Merkezdeki iki helis ters yönde döndürüldüğünde robot yön değiştirebildiği üçün eklemlerde ayrı yaw servolarına olan ihtiyaç azaltılmıştır. Her eklemde yalnız pitch hərəkəti servo motorla realleştirilir. Nəticəta yeni robotun toplam mühərrik sayı 6 olmuştur.

Merkez bölgesinde batarya və gövde üzeri kontrolcü üçün de yer ayrılmıştır. Bu, önceki yılan-benzeri robotta gereken dış kabellu güç və kontrol bağlantısına göre mühüm bir struktur avantajdır. Bununla birlikte sınaqlerde hərəkət modlarının PC ilə mikrodenetleyici arasındaki seri ilətişim üzerinden klavye komutlarıyla seçildiği qeyd edilir; tədqiqat bağımsız çevre algılama və otonom güzergâh planlamasını test etmemiştir.

Faz senkronizasyonu neden gerekli?

Mekanik kimi dəqiqtisiz bir dalğa oluşturmak yeterli deyil; dört RSAW helisinin açısal fazları da birbirini takip etmelidir. Bir motor diğerlerinden öne və ya geriye kayarsa eklem üzerinde yeniden geometrik süreksizlik oluşabilir.

Buna görə her helisin enkoderinden ölçülən \(\theta_i\) açısı ortak hedef açı \(\theta_r\) ilə karşılaştırılmış və PID əks əlaqəsi uygulanmıştır.

İleri hərəkət sınaqinde ilk geçici davranış bastırıldıktan sonra dört helisin hedef açıya göre nisbi xətası 2° üçünde kalmıştır. Bu nəticə, tədqiqat koşullarında faza sinxronlaşdırılmasınun sağlandığını göstermektedir.

Robot nasıl yön değiştiriyor?

Dönüş sırasında ön və arka RSAW vahidləri servo motorlarla yerden təxminən 20° kaldırılmakta və merkezde bulunan iki RSAW helisi birbirine ters yönde döndürülmektedir. Deney fotoğrafları robotun her iki yönde de dönüş yapabildiğini göstermektedir.

Bu mekanizma robotun büyük bir yay çizerek dönmesi yerine təxminən kendi ekseni çevresinde yön değiştirmesine izin vərdiği üçün tədqiqatçılar dönüş yarıçapını təxminən sıfıra yakın kimi nitelendirmiştir.

Tavan birleşim taşıyıcısı nasıl aşıldı?

Yapay tavan ortamının uzun tarafı 1820 mm'dir. Tavan panelinden birleşim taşıyıcısının üstüne kadar ölçülən yükseklik 57 mm, birleşim taşıyıcıları arasındaki mesafe təxminən 900 mm və tavan bağlantıları arasındaki mesafe təxminən 300 mm'dir. Gerçek alçıpan yerine sınaq düzeneğinde kontrplak istifadə edilmişdir.

Robot maneəi tek bir sabit gövde açısıyla aşmak yerine beş aşamalı eklem dizisi kullanmıştır. İki eklemin açıları sırasıyla ön və arka bölümlerin maneə üzerine çıkmasını, gövdenin maneəi ortalamasını və sonrasında arka kısmın ayrılmasını sağlayacak biçimde değiştirilmiştir.

Yeni robot bu sekansla tavan birləşmə daşıyıcısını tamamen geçmiştir. İlk təmas anından robotun maneəden tamamen ayrılmasına kadar geçen süre təxminən 60 saniye kimi raporlanmıştır. Tədqiqatçılar bu sürenin iləride daha yüksek motor sürətı və iyiləştirilmiş eklem hərəkətleriyle azaltılmasını hedeflemektedir.

Tədqiqatnın dəstəklədiyi nəticəlar

• RSAW vahidlərinin eklem noktalarında dalğa sürekliliğinin korunması, tavan tipi maneəlerin aşılması açısından kritik bir tasarım gereksinimidir.
• Yeniden tasarlanan bağlantı yapısı tek RSAW vahidinin tavan birləşmə daşıyıcısı üzerinde takılmadan hərəkət etmesine izin vərmiştir.
• Dört helisin PID ilə faza sinxronlaşdırılması sınaq koşullarında hedef açı takibini təxminən ±2° aralıkta tutmuştur.
• Yeni robot iləri-geri hərəkət və iki yönde dönüş realleştirmiştir.
• Yeni robot süni tavan ortamındaki birleşim taşıyıcısını aşmıştır.
• Yeni tasarımın toplam mühərrik sayı karşılaştırılan sistemlere göre daha düşüktür.

Tədqiqatnın desteklemediği və ya test etmediği nəticəlar

• Robotun real bir şantiyede eksiksiz kabel döşeme işini sürekli kimi realleştirdiği gösterilmemiştir.
• Ağır ana kabellarla uzun mesafeli sürekli çekme testi yapılmamıştır.
• Uzun süreli dayanıklılık və tekrarlı görev ömrü değerlendirilmemiştir.
• Gerçek alçıpan tavan üzerinde kapsamlı struktur yük güvənliği doğrulanmamıştır.
• Çevre algılama, maneə tanıma və otonom güzergâh planlama sistemi doğrulanmamıştır.
• Yeni robotun tüm fərqli kabel rəfi və tavan konstrüksiyonlarına ümumilənebilirliği gösterilmemiştir.

Tədqiqatnın Metodi və Nəticələrı

Deney ortamı və tasarım parametreleri

Yeni robot ilə önceki sistemlerin müqayisəsı

Çekiş kuvvəti sınaqinin sonucu

Yapay tavan düzeneğinin düz zemininde yapılan ölçümde robot tek başınayken metinde ortalama dartma kuvvətinin təxminən 3,1 N olduğu belirtilmiştir. Yaklaşık 1,06 kg alüminyum ek ağırlık yerleştirildiğinde aynı metin ortalama dartma kuvvətini təxminən 7,5 N kimi vərmektedir.

Bununla birlikte tədqiqatnın Tablo 5 başlığı bu 7,5 N değerini yeni robotun tepe dartma kuvvəti kimi sınıflandırmaktadır. Mənbə iki fərqli istatistiksel tanım kullandığı üçün 7,5 N'nin dəqiq kimi ortalama və ya tepe değer olduğuna dair Verianla tarafından yeni bir seçim yapılmamıştır.

Başlıca eksperimental nəticələrin teknik özeti

• Düz zemin ilərleme sürətı: təxminən 42 mm/s.
• Faz senkronizasyonunda geçici rejim sonrasında bağıl açı xətası: 2° üçünde.
• Robot tek başına metinde raporlanan ortalama dartma: təxminən 3,1 N.
• Yaklaşık 1,06 kg ek yükle raporlanan dartma: təxminən 7,5 N.
• Toplam mühərrik sayı: 6.
• Robot kütləsi: 1,14 kg.
• Besleme gerilimi: 7,4 V.
• Yapay tavan birləşmə daşıyıcısını aşma süresi: təxminən 60 s.
• Dönüş sırasında ön və arka vahid kaldırma açısı: 20°.

Bilimsel və mühendislik məhdudiyyətlərı

Tədqiqat bir ürün sertifikasyonu və ya şantiye ölçekli kabel döşeme demonstrasyonu deyil. Deneyler kontrollü kabel rəfi, düz səth və süni tavan düzeneğinde yürütülmüştür. Yapay tavan panelinde alçıpan yerine kontrplak istifadə edilmişdir.

Yeni robotun uzun mesafelerde real bir öncü kabelyu, ardından ağır ana kabelyu sürekli biçimde çekmesi değerlendirilmemiştir. Tədqiqatçılar sürdürülebilir yük, uzun süreli tədqiqat və dayanıklılık testlerinin daha sağlam bir prototip geliştirilmesinden sonra yapılması gerektiğini açıkça belirtmektedir.

Həmçinin yeni robotun birbaşa raporlanan son doğrulama sınaqleri düz səth və süni tavan birləşmə daşıyıcısı üzerindedir. Önceki prototip kabel rəfinda ilərlemiştir; lakin yeni tasarımın bütün olası kabel rəfi geometrilərindeki performansı bu tədqiqat tarafından kapsamlı biçimde doğrulanmamaktadır.

Mənbə və Metod Notu

Tam özgün tədqiqat adı: Devəlopment of Cable-Laying Robot Based on Reconfigurable Single-Actuator-Wavə Units

Yazarlar, mənbə sırasıyla: Fuga Inagaki; Yuki Sadasue; Masami Iwase.

Eş katkı/eş birinci yazar: Mənbəta eş katkı və ya eş birinci yazarlık bildirimi bulunmamaktadır.

Sorumlu yazar: Fuga Inagaki.

Kurum: Department of Robotics and Mechatronics, Tokyo Denki Univərsity, 5 Senju Asahi-cho, Adachi-ku, Tokyo 120-8551, Japan.

Dergi: Machines.

Yayınevi: MDPI, Basel, Switzerland.

Yayın kimliği: Machines 2026, 14(5), 521.

DOI: 10.3390/machines14050521.

Resmî yayın bağlantısı:https://doi.org/10.3390/machines14050521

Alınma / revizyon / kabul / yayın: 26 Şubat 2026 / 30 Nisan 2026 / 1 Mayıs 2026 / 8 Mayıs 2026.

Mənbə türü və hakemlik durumu: Hakemli araştırma makalesi.

Lisans: Creativə Commons Attribution (CC BY); telif hakkı © 2026 yazarlara aittir.

Finansman: Araştırmanın dış finansman almadığı bildirilmiştir.

Veri erişiləbilirliği: Tədqiqatnın özgün katkılarının makale üçünde bulunduğu, ek soruların sorumlu yazara yöneltiləbiləceği qeyd edilir.

Çıkar çatışması: Yazarlar çıkar çatışması bulunmadığını beyan etmektedir.

Teşekkür: Tədqiqatçılar sınaqlere ilişkin tavsiyeleri üçün TOKO ELECTRICAL CONSTRUCTION Co., Ltd.'ye teşekkür etmektedir.

Yazar katkıları: Kavramsallaştırma, metodoloji, yazılım, doğrulama, biçimsel analiz, araştırma, mənbəlar və vəri düzenleme Fuga Inagaki və Yuki Sadasue tarafından; ilk taslak Fuga Inagaki tarafından; inceleme/düzenleme, danışmanlık, proje yönetimi və finansman edinimi Masami Iwase tarafından yürütülmüştür. Görselleştirme Fuga Inagaki'ye aittir.

Mənbə içi tutarlılık notu 1: Çekiş kuvvəti bölümünde təxminən 7,5 N değeri “ortalama dartma kuvvəti” biçiminde anlatılırken Tablo 5 aynı değeri “peak traction force” kimi adlandırmaktadır. Bu iki tanım mənbəta bulunduğu biçimiyle korunmuştur.

Mənbə içi tutarlılık notu 2: Yeni robot üçün 42 mm/s, prototip üçün 45 mm/s və yılan-benzeri robot üçün 40 mm/s sürət vərilmişdir. Buna görə yeni robotun sürət avantajı yılan-benzeri robotla müqayisəda geçerlidir; Tablo 5'e göre prototipten daha sürətlı deyil.

Temel bilimsel sınır: Araştırma, RSAW tabanlı yeni robot mimarisinin əsas hərəkət yeteneği, faza sinxronlaşdırılması, düz zemin dartmai və süni tavan birləşmə daşıyıcısı geçişini doğrulamaktadır. Gerçek şantiyede uzun mesafeli, sürekli və ağır kabel yükü altında operasyonel güvənilirlik kanıtı sunmamaktadır.

İçeriğin hazırlanma metodi: Bilimsel açıklama yüklenen tədqiqatnın metin, denklemler, tablolar, sınaq fotoğrafları, geometrik çizimleri və grafiklerine dayanmaktadır. Dış mənbəlardan yeni bilimsel sınaq və ya nəticə eklenmemiş; dış doğrulama yalnız bibliyografik yayın kimliği və derginin hakemlik statüsünün kontrolünde istifadə edilmişdir. Makaledeki inline SVG'ler mənbə vərilərinden yeniden çizilmiş və ya tədqiqatnın metod və nəticələrına dayanarak hazırlanmış Türkçe açıklayıcı şemalardır.