Бул изилдөө, elektrik tesisatlarında кабель rafları жана асма шып боштукları gibi dar жана тоскоолдукli alanlarda öncü/kılavuz кабельyu çekerek мененrleyebмененcek bir кабель döşeme роботu иштеп чыгууktedir. Robot, кайра конфигурациялануучу бир актуаторлуу толкун (Reconfigurable Single-Actuator-Waжана, RSAW) бирдиктериnin oluşturduğu илгерилеген толкунyı бетle тийишүү yoluyla itkiye dönüştürmektedir. İlk prototip кабель текчесиnda мененrleyebilmiş бирок бирдикler arasındaki eklemlerde толкунnın sürekliliği bozulduğu үчүн шып бириктирүүчү ташыгычna takılmıştır. Изилдөөчүлөр bunun üzerine mekanik eklem yapısını yeniden tasarlamış, бирдикler arasındaki илгерилеген толкунyı sürekli hâle getirmiş жана dört helisin fazlarını PID кайтарым байланышыyle senkronize etmiştir. Yeni робот düz zeminde болжол менен 42 mm/s мененrlemiş, yerinde dönüş yapabilmiş, ek ağırlık altında болжол менен 7,5 N катары raporlanan тартуу seviyesine ulaşmış жана жасалма шып ortamındaki 57 mm yüksekliğindeki birleşim taşıyıcısını болжол менен 60 saniyede aşmıştır. Табылгалар tasarımın негизги кыймыл kabiliyetini тастыктооkla birlikte чыныгы şantiye koşullarında uzun süreli кабель çekme жана dayanıklılık тастыктооsı sunmamaktadır.

Изилдөөnın негизги yeniliği yalnızca толкун biçiminde кыймыл eden bir робот иштеп чыгууk эмес. Asıl mühendislik problemi, birden fazla RSAW бирдикi eklemlerle birbirine bağlandığında илгерилеген толкунnın eklem noktalarında такtiye uğramasını önlemektir. İlk prototipin tavan yapısında takılması түздөн-түз bu sorunu görünür hâle getirmiş; yeni tasarımda hem mekanik geometri hem de motor фаза синхрондоштуруусу bu probleme göre değiştirilmiştir.

Yeni роботun merkezinde yan yana iki RSAW бирдикi bulunur. Ön жана arka бирдикler bu merkezi yapıya eklemlerle bağlanır. Merkezi iki helisin ters yönlerde döndürülmesi роботun yön değiştirmesini sağladığı үчүн ayrı yaw кыймылi azaltılmış жана eklemlerde yalnız pitch кыймылi үчүн servo колдонулган. Böylece toplam кыймылдаткыч саны önceki yılan-benzeri роботun 15 motorundan yeni tasarımda 6 motora düşmüştür.

Түркия жагынан anlamı: Bu yaklaşım, асма шып elektrik tesisatı жана кабель tavası/rafı bulunan yapılarda tehlikeli же erişimi zor кабель çekme işlerinin otomasyonuna yönelik ilginç bir mekanik çözüm sunmaktadır. Ancak изилдөөnın сыноо geometrмененri Japonya'daki belirli кабель текчеси жана tavan konstrüksiyon ölçülerine göre oluşturulmuştur. Türkiye'deki ар түрдүү кабель taşıma sistemleri, askı geometrмененri, yangın tesisatı elemanları, tavan kaplamaları, yük sınırları жана iş güжанаnliği gereklilikleri үчүн ölçülerin жана роботun тийишүү geometrisinin yeniden doğrulanması керек.

Araştırmanın негизги problemi nedir?

Kablo döşeme işleminde ana кабель түздөн-түз dar tavan boşluğuna itilmek yerine önce ince bir öncü же kılavuz кабель hedef güzergâhtan geçirilir; daha sonra ana кабель bu öncü кабельya bağlanarak çekilir. Geleneksel uygulamada çalışanların merdiжанаn же yükseltilmiş изилдөө platformlarıyla karanlık жана dar tavan боштукlarına erişmesi gerekebilir.

Изилдөөчүлөр aynı роботun iki ар түрдүү geometrik ortamda изилдөөsını hedeflemiştir: aralıklarla yerleştirilmiş enine elemanlara sahip кабель текчеси жана çok sayıda taşıyıcı/тоскоолдук içeren асма шып boşluğu. Önceki özel максатlı sistemlerin bir ortamda başarılı olup diğerinde geometrik катары yetersiz kalması, iki ortamı da geçebмененn кайра конфигурациялануучу bir yapı gereksinimini oluşturmuştur.

RSAW mekanizması nasıl кыймыл ediyor?

RSAW бирдикinin негизгиinde dönen üç boyutlu bir helisin düşey düzleme izdüşümünden oluşan мененrleyen sinüs толкунsı vardır. Изилдөөda негизги толкун:

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

түрүндө ifade edilmektedir. Бул жерде \(A\) толкун genliğini, \(L\) толкун boyunu, \(\omega\) açısal жыштыкı, \(x\) boyuna konumu жана \(t\) zamanı temsil eder.

Dalganın теориялык yayılma ылдамдыкı:

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

катары tanımlanır. Bu değer түздөн-түз роботun чыныгы мененrleme ылдамдыкı эмес; çünkü роботun zemindeki кыймылi толкун менен бет arasındaki çok noktalı тийишүү жана сүрүлүүye bağlıdır.

Изилдөөчүлөр bağlantı elemanının uç ылдамдыкını толкун parametreleriyle:

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

ilişkisi üzerinden tanımlamıştır. Бул жерде \(r\) bağlantı ucunun uzunluğu, \(f\) ise жыштыкtır.

Temas noktasındaki kinetik сүрүлүү үчүн:

\[ f_{ki}=\mu_iN_i \]

ifadesi kullanılır. Ancak робот aynı anda birden fazla noktadan бетe тийишүү ettiği үчүн изилдөөчүлөр чыныгы мененrleme davranışının tek тийишүүlı basit Coulomb модельiyle tamamen açıklanamayacağını belirtmiş жана кыймыл performansını эксперименттик катары değerlendirmiştir.

Kablo rafı робот tasarımını nasıl belirledi?

Deneyde kullanılan кабель текчесиnın enine alt kirişleri 40 mm genişliğinde жана birbirinden 300 mm aralıkta yerleştirilmiştir. Ana kiriş uzunluğu 3000 mm, seçмененn raf genişliği ise 600 mm'dir.

Bu geometri RSAW helisinin boyutlarını түздөн-түз etkмененmiştir. Araştırmada çevreye uyarlanmış бирдикin helis parametreleri şöyledir:

Üç бирдик seri hâlde düşünüldüğünde толкун geometrisinin, bir dönme çevrimi boyunca кабель текчесиnın alt kirişleri üzerinde тийишүү noktalarının korunmasına izin жанаrecek biçimde seçildiği gösterilmektedir.

İlk RSAW бирдикi neden tavan elemanına takıldı?

İlk эксперименттик RSAW бирдикinde helisi çevreleyen, кабель taşıyıcı benzeri bağlantı elemanları arasında боштукlar bulunuyordu. Birim шып бириктирүүчү ташыгычnın üzerine geldiğinde bu боштукlardan biri metal profменен oturuyor жана кыймыл duruyordu.

Yeni bağlantı elemanı bu nedenle birbirini takip eden parçalar arasında takılmaya neden olacak боштукları azaltacak biçimde yeniden tasarlandı. Булакta жанаrмененn негизги boyutlar şöyledir:

Geometrik değerlendirmede bağlantı elemanının izin жанаrdiği maksimum bükülme açısı болжол менен 75,7°, uygulamada gerekli görülen maksimum açı ise 31,2° катары эсептелген. Böylece mekanik açı kapasitesi hedeflenen тоскоолдук geometrisini aşmaktadır.

İlk çok бирдикli робот neden başarısız oldu?

İlk çok бирдикli prototip üç RSAW бирдикinin iki mafsallı eklemle seri bağlanmasından oluşuyordu. Her eklem yaw жана pitch кыймылleri үчүн iki servo motor içeriyordu. Bu prototip кабель текчесиnda мененri yönde кыймыл edebilmiş, бирок жасалма шып ortamında eklem bölgesi birleşim taşıyıcısına takılmıştır.

Изилдөөчүлөр bu başarısızlığı eklem bölgesindeki илгерилеген толкун süreksizliğine bağlamıştır. Başka bir ifadeyle, ayrı бирдикler kendi толкунlarını oluşturabilse de толкунnın geometrisi eklem üzerinden такtisiz devam etmediği үчүн eklem gövdesi бетden dışarı taşmış жана тоскоолдукle mekanik катары kilitlenmiştir.

Yeni роботun mekanik yapısı nasıl değiştirildi?

Yeni tasarımda orta bölüm yan yana yerleştirilmiş iki RSAW бирдикinden oluşturulmuş, ön жана arka RSAW бирдиктери bu merkezi yapı tarafından bağlanmıştır. Motor torku eklem bölgesinden dişlмененr aracılığıyla aktarılmış жана servo motorlar илгерилеген толкунnın тийишүү yoluna müdahale etmeyecek biçimde üst bölgeye taşınmıştır.

Merkezdeki iki helis ters yönde döndürüldüğünde робот yön değiştirebildiği үчүн eklemlerde ayrı yaw servolarına olan ihtiyaç azaltılmıştır. Her eklemde yalnız pitch кыймылi servo motorla чыныгыleştirilir. Натыйжаta yeni роботun toplam кыймылдаткыч саны 6 olmuştur.

Merkez bölgesinde batarya жана gövde üzeri kontrolcü үчүн de yer ayrılmıştır. Bu, önceki yılan-benzeri роботta gereken dış кабельlu güç жана kontrol bağlantısına göre маанилүү bir структуралык avantajdır. Bununla birlikte сынооlerde кыймыл modlarının PC менен mikrodenetleyici arasındaki seri мененtişim üzerinden klavye komutlarıyla seçildiği белгиленет; изилдөө bağımsız çevre algılama жана otonom güzergâh planlamasını test etmemiştir.

Faz senkronizasyonu neden gerekli?

Mekanik катары такtisiz bir толкун oluşturmak yeterli эмес; dört RSAW helisinin açısal fazları da birbirini takip etmelidir. Bir motor diğerlerinden öne же geriye kayarsa eklem üzerinde yeniden geometrik süreksizlik oluşabilir.

Ошондуктан her helisin enkoderinden өлчөнгөн \(\theta_i\) açısı ortak hedef açı \(\theta_r\) менен karşılaştırılmış жана PID кайтарым байланышы uygulanmıştır.

İleri кыймыл сынооinde ilk geçici davranış bastırıldıktan sonra dört helisin hedef açıya göre салыштырмалуу катаsı 2° үчүнde kalmıştır. Bu натыйжа, изилдөө koşullarında фаза синхрондоштуруусуnun sağlandığını göstermektedir.

Robot nasıl yön değiştiriyor?

Dönüş sırasında ön жана arka RSAW бирдиктери servo motorlarla yerden болжол менен 20° kaldırılmakta жана merkezde bulunan iki RSAW helisi birbirine ters yönde döndürülmektedir. Deney fotoğrafları роботun her iki yönde de dönüş yapabildiğini göstermektedir.

Bu mekanizma роботun büyük bir yay çizerek dönmesi yerine болжол менен kendi ekseni çevresinde yön değiştirmesine izin жанаrdiği үчүн изилдөөчүлөр dönüş yarıçapını болжол менен sıfıra yakın катары nitelendirmiştir.

Tavan birleşim taşıyıcısı nasıl aşıldı?

Yapay tavan ortamının uzun tarafı 1820 mm'dir. Tavan panelinden birleşim taşıyıcısının üstüne kadar өлчөнгөн yükseklik 57 mm, birleşim taşıyıcıları arasındaki mesafe болжол менен 900 mm жана tavan bağlantıları arasındaki mesafe болжол менен 300 mm'dir. Gerçek alçıpan yerine сыноо düzeneğinde kontrplak колдонулган.

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

Yeni робот bu sekansla шып бириктирүүчү ташыгычnı tamamen geçmiştir. İlk тийишүү anından роботun тоскоолдукden tamamen ayrılmasına kadar geçen süre болжол менен 60 saniye катары raporlanmıştır. Изилдөөчүлөр bu sürenin мененride daha yüksek motor ылдамдыкı жана iyмененştirilmiş eklem кыймылleriyle azaltılmasını hedeflemektedir.

Изилдөөnın колдогон натыйжаlar

• RSAW бирдиктериnin eklem noktalarında толкун sürekliliğinin korunması, tavan tipi тоскоолдукlerin aşılması açısından kritik bir tasarım gereksinimidir.
• Yeniden tasarlanan bağlantı yapısı tek RSAW бирдикinin шып бириктирүүчү ташыгыч üzerinde takılmadan кыймыл etmesine izin жанаrmiştir.
• Dört helisin PID менен фаза синхрондоштуруусу сыноо koşullarında hedef açı takibini болжол менен ±2° aralıkta tutmuştur.
• Yeni робот мененri-geri кыймыл жана iki yönde dönüş чыныгыleştirmiştir.
• Yeni робот жасалма шып ortamındaki birleşim taşıyıcısını aşmıştır.
• Yeni tasarımın toplam кыймылдаткыч саны karşılaştırılan sistemlere göre daha düşüktür.

Изилдөөnın desteklemediği же test etmediği натыйжаlar

• Robotun чыныгы bir şantiyede eksiksiz кабель döşeme işini sürekli катары чыныгыleştirdiği gösterilmemiştir.
• Ağır ana кабельlarla uzun mesafeli sürekli çekme testi yapılmamıştır.
• Uzun süreli dayanıklılık жана tekrarlı görev ömrü değerlendirilmemiştir.
• Gerçek alçıpan tavan üzerinde kapsamlı структуралык yük güжанаnliği doğrulanmamıştır.
• Çevre algılama, тоскоолдук tanıma жана otonom güzergâh planlama sistemi doğrulanmamıştır.
• Yeni роботun tüm ар түрдүү кабель текчеси жана tavan konstrüksiyonlarına жалпыlenebilirliği gösterilmemiştir.

Изилдөөnın Ыкмаi жана Табылгаларı

Deney ortamı жана tasarım parametreleri

Yeni робот менен önceki sistemlerin салыштырууsı

Çekiş kuvжанаti сынооinin sonucu

Yapay tavan düzeneğinin düz zemininde yapılan ölçümde робот tek başınayken metinde ortalama тартуу kuvжанаtinin болжол менен 3,1 N olduğu belirtilmiştir. Yaklaşık 1,06 kg alüminyum ek ağırlık yerleştirildiğinde aynı metin ortalama тартуу kuvжанаtini болжол менен 7,5 N катары жанаrmektedir.

Bununla birlikte изилдөөnın Tablo 5 başlığı bu 7,5 N değerini yeni роботun tepe тартуу kuvжанаti катары sınıflandırmaktadır. Булак iki ар түрдүү istatistiksel tanım kullandığı үчүн 7,5 N'nin так катары ortalama же tepe değer olduğuna dair Verianla tarafından yeni bir seçim yapılmamıştır.

Başlıca эксперименттик натыйжаларыn teknik özeti

• Düz zemin мененrleme ылдамдыкı: болжол менен 42 mm/s.
• Faz senkronizasyonunda geçici rejim sonrasında bağıl açı катаsı: 2° үчүнde.
• Robot tek başına metinde raporlanan ortalama тартуу: болжол менен 3,1 N.
• Yaklaşık 1,06 kg ek yükle raporlanan тартуу: болжол менен 7,5 N.
• Toplam кыймылдаткыч саны: 6.
• Robot массаsi: 1,14 kg.
• Besleme gerilimi: 7,4 V.
• Yapay шып бириктирүүчү ташыгычnı aşma süresi: болжол менен 60 s.
• Dönüş sırasında ön жана arka бирдик kaldırma açısı: 20°.

Bilimsel жана mühendislik чектөөлөрı

Изилдөө bir ürün sertifikasyonu же şantiye ölçekli кабель döşeme demonstrasyonu эмес. Deneyler kontrollü кабель текчеси, düz бет жана жасалма шып düzeneğinde yürütülmüştür. Yapay tavan panelinde alçıpan yerine kontrplak колдонулган.

Yeni роботun uzun mesafelerde чыныгы bir öncü кабельyu, ardından ağır ana кабельyu sürekli biçimde çekmesi değerlendirilmemiştir. Изилдөөчүлөр sürdürülebilir yük, uzun süreli изилдөө жана dayanıklılık testlerinin daha sağlam bir prototip geliştirilmesinden sonra yapılması gerektiğini açıkça belirtmektedir.

Мындан тышкары yeni роботun түздөн-түз raporlanan son тастыктоо сынооleri düz бет жана yapay шып бириктирүүчү ташыгыч üzerindedir. Önceki prototip кабель текчесиnda мененrlemiştir; бирок yeni tasarımın bütün olası кабель текчеси geometrмененrindeki performansı bu изилдөө tarafından kapsamlı biçimde doğrulanmamaktadır.

Булак жана Ыкма Notu

Tam özgün изилдөө adı: Deжанаlopment of Cable-Laying Robot Based on Reconfigurable Single-Actuator-Waжана Units

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

Eş katkı/eş birinci yazar: Булакta eş katkı же eş birinci yazarlık bildirimi bulunmamaktadır.

Sorumlu yazar: Fuga Inagaki.

Kurum: Department of Robotics and Mechatronics, Tokyo Denki Uniжанаrsity, 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.

Булак türü жана hakemlik durumu: Hakemli araştırma makalesi.

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

Finansman: Araştırmanın dış finansman almadığı bildirilmiştir.

Veri erişмененbilirliği: Изилдөөnın özgün katkılarının makale үчүнde bulunduğu, ek soruların sorumlu yazara yöneltмененbмененceği белгиленет.

Çıkar çatışması: Yazarlar çıkar çatışması bulunmadığını beyan etmektedir.

Teşekkür: Изилдөөчүлөр сынооlere ilişkin tavsiyeleri үчүн TOKO ELECTRICAL CONSTRUCTION Co., Ltd.'ye teşekkür etmektedir.

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

Булак içi tutarlılık notu 1: Çekiş kuvжанаti bölümünde болжол менен 7,5 N değeri “ortalama тартуу kuvжанаti” biçiminde anlatılırken Tablo 5 aynı değeri “peak traction force” катары adlandırmaktadır. Bu iki tanım булакta bulunduğu biçimiyle korunmuştur.

Булак içi tutarlılık notu 2: Yeni робот үчүн 42 mm/s, prototip үчүн 45 mm/s жана yılan-benzeri робот үчүн 40 mm/s ылдамдык берилген. Ошондуктан yeni роботun ылдамдык avantajı yılan-benzeri роботla салыштырууda geçerlidir; Tablo 5'e göre prototipten daha ылдамдыкlı эмес.

Temel bilimsel sınır: Araştırma, RSAW tabanlı yeni робот mimarisinin негизги кыймыл yeteneği, фаза синхрондоштуруусу, düz zemin тартууi жана yapay шып бириктирүүчү ташыгыч geçişini тастыктооktadır. Gerçek şantiyede uzun mesafeli, sürekli жана ağır кабель yükü altında operasyonel güжанаnilirlik kanıtı sunmamaktadır.

İçeriğin hazırlanma ыкмаi: Bilimsel açıklama yüklenen изилдөөnın metin, denklemler, tablolar, сыноо fotoğrafları, geometrik çizimleri жана grafiklerine dayanmaktadır. Dış булакlardan yeni bilimsel сыноо же натыйжа eklenmemiş; dış тастыктоо yalnız bibliyografik yayın kimliği жана derginin hakemlik statüsünün kontrolünde колдонулган. Makaledeki inline SVG'ler булак жанаrмененrinden yeniden çizilmiş же изилдөөnın ыкма жана табылгаларına dayanarak hazırlanmış Türkçe açıklayıcı şemalardır.