Structural analysis and topology optimization of a mobile robot chassis for STEM education

Basit Öğe Kaydı
dc.authorid0009-0005-4903-7511
dc.authorid0009-0008-0959-311X
dc.authorid0000-0001-9720-9852
dc.contributor.authorYazar, Zeynep
dc.contributor.authorCoşkun, Yusuf
dc.contributor.authorÖzyılmaz, Lale
dc.date.accessioned2026-07-09T14:20:14Z
dc.date.available2026-07-09T14:20:14Z
dc.date.issued2026
dc.departmentFakülteler, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Mekatronik Mühendisliği Bölümü
dc.description.abstractThis study investigates the structural analysis and topology optimization of a Theo Jansen mechanism-based mobile robot chassis, developed to help primary school students learn engineering fundamentals. Finite element analyses were performed in ANSYS, including static and modal analyses, followed by topology optimization to reduce mass while preserving strength. The pre-optimization model showed 0.2597 mm deformation and 3.5248 MPa stress, whereas the optimized design had 0.4885 mm deformation and 3.7745 MPa stress. Optimization reduced mass by 37% in simulation (15.625 g to 9.8925 g) and 26.3% after 3D printing (10.31 g to 7.60 g). Modal analysis revealed six natural frequencies, used to guide motor selection and avoid resonance. Results were simplified for students through ratio, proportion, and percentage exercises, supported by visuals and models. Future work includes applying the activities to larger groups and evaluating learning outcomes using artificial neural networks and fuzzy logic.
dc.description.abstractBu çalışma, ilköğretim öğrencilerinin mühendislik temellerini öğrenmelerine destek olmak amacıyla tasarlanan Theo Jansen mekanizmalı mobil robot şasisinin yapısal optimizasyonunu analizini ele ve almaktadır. topoloji ANSYS ortamında sonlu elemanlar yöntemiyle statik ve modal analizler yapılmış, ardından topoloji optimizasyonu ile kütle azaltımı sağlanmıştır. Optimizasyon öncesinde model 0.2597 mm deformasyon ve 3.5248 MPa gerilme göstermiştir; optimizasyon sonrası ise deformasyon 0.4885 mm’ye, gerilme 3.7745 MPa’ya yükselmiştir. Kütle, simülasyonda %37 (15.625 g → 9.8925 g), 3D baskıda ise %26.3 (10.31 g → 7.60 g) azalmıştır. Modal analizde elde edilen altı doğal frekans, motor seçiminin rezonansa girmeyecek şekilde yapılmasına rehberlik etmiştir. Sonuçlar, öğrencilere oran, orantı ve yüzde hesaplarıyla basitleştirilerek; görseller ve fiziksel modellerle desteklenmiştir. Gelecek çalışmalarda etkinliklerin daha geniş öğrenci gruplarında uygulanması, öğrenme çıktılarının yapay sinir ağları ve bulanık mantık ile değerlendirilmesi planlanmaktadır.
dc.identifier.citationYazar, Z., Coşkun, Y., & Özyılmaz, L. (2026). Structural analysis and topology optimization of a mobile robot chassis for STEM education. Adıyaman University Journal of Engineering Sciences, 13(1), pp. 1-13. https://doi.org/10.54365/adyumbd.1775815
dc.identifier.doi10.54365/adyumbd.1775815
dc.identifier.endpage13
dc.identifier.issn2149-0309
dc.identifier.issue1
dc.identifier.startpage1
dc.identifier.urihttps://doi.org/10.54365/adyumbd.1775815
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.13055/1529
dc.identifier.volume13
dc.indekslendigikaynakTR-Dizin
dc.institutionauthorCoşkun, Yusuf
dc.institutionauthorid0009-0008-0959-311X
dc.language.isoen
dc.publisherAdiyaman University
dc.relation.ispartofAdıyaman University Journal of Engineering Sciences
dc.relation.publicationcategoryMakale - Ulusal Hakemli Dergi - Kurum Öğretim Elemanı
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.subjectStem Education
dc.subject3D Printing
dc.subjectTopology Optimization
dc.subjectFinite Elements Analysis
dc.subjectStem Eğitimi
dc.subject3D Baskı
dc.subjectTopoloji Optimizasyonu
dc.subjectSonlu Elemanlar Analizi
dc.titleStructural analysis and topology optimization of a mobile robot chassis for STEM education
dc.title.alternativeSTEM eğitimi için mobil robot şasisinin yapısal analizi ve topoloji optimizasyonu
dc.typeArticle
dspace.entity.typePublication

Dosyalar

Orijinal paket
Listeleniyor 1 - 1 / 1
Küçük Resim
İsim:
Tam Metin / Full Text.pdf
Boyut:
1.35 MB
Biçim:
Adobe Portable Document Format
İndir
Lisans paketi
Listeleniyor 1 - 1 / 1
Kapalı Erişim
İsim:
license.txt
Boyut:
1.17 KB
Biçim:
Item-specific license agreed upon to submission
Açıklama:
İndir

Koleksiyon

Mekatronik Mühendisliği Bölümü Koleksiyonu