Haptic manipulation of microspheres using optical tweezers under the guidance of artificial potential fields
Mikrokürelerin yapay potansiyel alanlar yardımı ile optik cımbız kullanılarak haptik manipülasyonu
- Tez No: 182093
- Danışmanlar: Y.DOÇ.DR. ÇAĞATAY BAŞDOĞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Physics and Physics Engineering, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 56
Özet
Bu çalışmada optik cımbız ve kuvvet geri beslemeli (haptik) robot kolu kullanılaraksuda asılı duran 3-4 µm çapındaki mikroküreler bağlaşımlı optik mikroçınlayıcı(coupled optical microresonator) oluşturmada kullanılabilecek şekiller oluşturulmaküzere manipüle edilmiştir. Bu amaçla biotin kaplanmış mikroküreler lazer ışınıyardımıyla önce hapsedilip daha sonra piezo tabla vasıtası ile hareket ettirilipsabitlenmiş streptavidin kaplı mikrokürelere yapıştırılmıştır. Bütün kürelerinpozisyonları ve çapları kamera ile alınan görüntüler işlenerek hesaplanmıştır vehapsedilen her küre için engel sakınan yol haritası yapay potansiyel alanlar tekniği ilebulunmuştur. Hapsedilen küre üzerine etkiyen sıvının vizkozitesi ve yapay potansiyelalanlara bağlı kuvvetler ölçeklendirilip taşıma sırasında daha iyi kontrol ve yönlendirmeamacı ile kullanıcıya haptik robot kolu vasıtası ile iletilmiştir. Ayrıca sanal kılavuzlarkullanılarak sabit küreye hareketli kürenin bağlanması sırasında gerekli açıyı sağlamayayardım edecek kuvvetlerde yine haptik robot kolu vasıtası ile kullanıcıya iletilmiştir.Önerilen sistem mikrokürelerin kontrollü birleştirilmesi ve hizalanması içinkullanılmıştır. Bu sistem kullanılarak sekiz denek ile sanal ve gerçek ortamlarda iki ayrıdeney yapılmıştır. Bu deneyler sonucunda kuvvet geri beslemenin işi tamamlamazamanı, taşıma sırasındaki çarpışma sayısı, ve pozisyonsal hataları gözle görülür şekildeiyileştirdiği saptanmıştır. Yüksek pozisyonsal hassaslığından dolayı bu sistembağlaşımlı optik mikroçınlayıcı ve bağlaşımlı çınlayıcılı optik dalgakılavuzu (coupledresonator optical waveguide) oluşturmada kullanılabilir. Bildiğimiz kadarı ile bu optikcımbızlamada kuvvet geri beslemenin yararlarını gösteren ilk ve tek deneyselçalışmadır.
Özet (Çeviri)
Using optical tweezers (OT) and a haptic device we have manipulated microsphereshaving diameters of 3-4 µm floating in a fluid solution in order to form different patternsof coupled optical microresonators. For this purpose, biotin-coated microspheres trappedby a laser beam are steered and bound to an immobilized streptavidin-coated anchorsphere using a piezo scanner controlled by a haptic device. The positions of all spheresin the scene are detected using a CCD camera and a collision-free path for each trappedsphere is generated using an artificial potential field. The forces acting on the trappedparticle due to the viscosity of the fluid and the artificial potential field are scaled anddisplayed to the user through the haptic device for better guidance and control duringsteering. A virtual fixture is used to exert forces on the user to guide him/her whilebinding the trapped sphere to the anchor one such that the desired angle of approach andbinding strength are achieved. The proposed system is used to assemble microsphereswith controlled manipulation and accurate alignment. Our experimental studies in virtualand real environments with 8 human subjects show that haptic feedback significantlyimproves the user performance by reducing the task completion time, the number ofundesired collisions during steering, and the positional errors during binding. Due toachieved high positioning accuracy this technique can find use in constructing coupledmicrosphere resonators or coupled resonator optical waveguides. To our knowledge, thisis the first study in the literature demonstrating the benefits of haptic guidance in opticaltrapping and manipulation.
Benzer Tezler
- Teaching grasping points using natural movements
Başlık çevirisi yok
YALIM İŞLEYİCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEscola Tecnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB)DR. GUILLEM ALENYA
- Sanal ortamda cisimlerin haptic kol ile manipülasyonu ve deformasyonu
Manipulation and deformation of objects with haptic device in virtual environment
SEVCAN AYTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolDumlupınar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALPASLAN DUYSAK
- İşbirlikçi robotların haptik arayüzlerle teleoperasyonu
Haptic teleoperation of cooperating robots
ÖMER FARUK ARGIN
Doktora
Türkçe
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Learning to assess grasp stability from vision, touch and proprioception
Başlık çevirisi yok
YASEMİN BEKİROĞLU
Doktora
İngilizce
2012
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKTH-Kungliga Tekniska Högskolan (Royal Institute of Technology)DR. DANICA KRAGIC
- Salience of haptic features for interactive behavior classification in physical human-human/robot collaboration
Fiziksel insan-insan/robot işbirliğinde etkileşimli davranış sınıflandırmasında dokunsal özelliklerin öne çıkması
ZAID RASIM MOHAMMED AL SAADI
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇAĞATAY BAŞDOĞAN
YRD. DOÇ. DR. AYŞE KÜÇÜKYILMAZ AKDOĞAN