Akıllı robot yürüteçler için yanal düşmeleri önleyecek statik destek mekanizmasının tasarımı ve kontrolü
Design and control of a static support mechanism to prevent lateral falls for smart robotic walkers
- Tez No: 1010921
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ NURDAN BİLGİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması kapsamında, literatürde sıkça bahsi geçen, yaşlılığa ve denge bozukluklarına bağlı gelişen yana düşme probleminin, akıllı robot yürüteç kullanıcılarına yönelik çözümü için geliştirilen mekanizma ve kontrol algoritması tanıtılmaktadır. Tezin temel amacı, akıllı robot yürütece monte edilebilecek, akıllı robot yürüteç üzerindeki sensör altyapısından gelen komutlara göre doğrusal eyleyici vasıtasıyla hareket ederek, yürütecin durmasını ve kendi ekseni etrafında dönmemesini sağlayacak mekanizmanın geliştirilmesidir. Mekanik tasarım, oluşabilecek olağan yüklenmelere karşı dayanım ve uygun reaksiyon zamanı kriterlerine göre yapılmıştır. Mekanizmanın çalışması, akıllı robot yürüteç üzerinden gelen sinyalleri işleyerek karar üretebilen bir kontrol algoritması ile sağlanmıştır. Geliştirilen mekanizma akıllı robot yürüteç üzerine monte edilerek, yana ve öne düşme senaryolarına göre test edilmiştir. Test süresinde, belirlenen senaryolar doğrultusunda kuvvet/tork sensörü, Lazer Mesafe Bulucu ve IMU'dan gerçek zamanlı elde edilen verilerin füzyonu ile karar süreçleri oluşturulmuştur. Karar süreçlerinde, donanım kısıtları ve hesaplama maliyetleri gözetilerek eşik değer algoritmaları kullanılmıştır. Söz konusu eşik değerler sınama amacıyla, genç yetişkin bireylerin düşme taklidi yaptığı deneyler sırasında sensörlerden toplanan verilerin MATLAB'de değerlendirmesi yapılarak çevrimdışı olarak belirlenmiştir. Belirlenen eşik değerler yazılıma eklenerek mekanizma işlevsellik açısından test edilmeye hazır hale getirilmiştir. Test aşamasında belirlenen eşik değerlere yaklaşıldığında, karar destek sisteminin düşme başlangıcı kararını vererek mekanizmayı tetiklemesi sağlanmış ve mekanizmanın gerçek zamanlı çalıştığı gözlenmiştir. Mekanizmaya eklenen doğrusal eyleyicinin hız sınırı nedeniyle beklenen hıza erişilememesi dışında, geliştirilen mekanizmanın işlevsel olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Geliştirilen mekanizma“Akıllı yürüteç için yana devrilmeyi önleyen yanal destek mekanizması”adıyla 2023 01619 tescil numarası ile patentlenmiştir. Sonuç olarak, çalışma akıllı robot yürüteçlerde kullanıcı güvenliğini artırmaya ve düşmeleri önlemeye yönelik yenilikçi bir ürün geliştirmesinin yanında mekanizmanın işlevselliğini kanıtlamak üzere geliştirilen karar destek süreçleri ve kontrol algoritmaları ile de gelecek çalışmalar için öncü işlevi görmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a mechanism and a control algorithm developed to address the lateral fall problem caused by aging and balance disorders, which is frequently discussed in the literature, for users of smart robotic walkers. The main objective of the study is to develop a mechanism that can be mounted on a smart robotic walker and can stop the walker and prevent it from rotating around its own axis by using a linear actuator driven by commands from the walker's sensor infrastructure. The mechanical design was carried out based on strength against expected loads and appropriate reaction time criteria. The operation of the mechanism is ensured by a control algorithm that processes signals received from the smart robotic walker and generates decisions. The developed mechanism was integrated into the smart robotic walker and tested under lateral and forward fall scenarios. During the tests, decision-making processes were created using real-time sensor fusion of force/torque sensors, laser rangefinder, and IMU data according to the defined scenarios. Threshold-based algorithms were employed in the decision processes by considering hardware limitations and computational cost. These threshold values were determined offline by analyzing sensor data collected during experiments in which young adult participants simulated falling motions, using MATLAB. After integrating the determined thresholds into the software, the mechanism was prepared for functional testing. During the test phase, when the sensor values approached the defined thresholds, the decision support system detected the onset of a fall and triggered the mechanism, and real-time operation was observed. Except for the limitation in reaching the expected speed due to the linear actuator's speed constraint, the developed mechanism was found to be functional. The developed mechanism was patented under the title“Lateral support mechanism preventing sideways tipping for a smart walker”with patent number 2023 01619. In conclusion, this study contributes to improving user safety and preventing falls in smart robotic walkers and serves as a foundation for future research through its decision support processes and control algorithms developed to validate the functionality of the mechanism.
Benzer Tezler
- 2-step indoor localization for“smart AGVs”
“Akıllı AGV'ler”için iki aşamalı iç mekan konumlama yaklaşımı
ABDURRAHMAN YILMAZ
Doktora
İngilizce
2022
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- HASAR(hava saldırı robotu)
HASAR (air attack robot)
MERT DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Savunma ve Savunma TeknolojileriBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİM CEYHAN
- Akıllı güvenlik için uzaktan etkileşimli robot araç tasarımı ve gerçeklenmesi
Remote interactive robot vehicle design and implementation for smart security
SEZER KEÇELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CİHAN KARAKUZU
- Akıllı yöntemlerle nesne tanınması ve robot kolu kontrolü
Object recognition and robot arm control by intelligent methods
MUHAMMET ALİ ARSERİM
Doktora
Türkçe
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAKUP DEMİR
- Merkezi örüntü üreteci ile robot balığın üç boyutlu hareketinin akıllı denetimi
Intelligent control of three-dimensional motion of the robotic fish with central pattern generator
DENİZ KORKMAZ
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CAFER BAL