Modeling and control of a hyper redundant manipulator
Bir aşırı artıksıl manipülatörün modellenmesi ve kontrolu
- Tez No: 269547
- Danışmanlar: PROF. DR. M. KEMAL ÖZGÖREN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 174
Özet
Aşırı artıksıl manipülatörler (AAM'ler) gereğinden çok fazla serbestlik derecesine sahip olan manipülatörlerdir. Bu manipülatörlerin özel fakat uygulanabilir olanları, iki konumlu eyleticilerle kontrol edilen ikili AAM'dir. İki konumlu eyleticilere örnek olarak solenoitler ve havalı silindirler gösterilebilir. Bu gibi eyleticiler basit ve ucuz olup hem de kolay kontrol edilebilirler. Bu yüzden, bu tezde ikili bir AAM üzerinde çalışılmıştır. Bu tez çalışması, ikili bir AAM'nin kavramsal tasarımı ile dinamik analizini ve hareket benzetimlerini kapsamaktadır. Bu manipülatör, aynı yapısal karakteristiğe sahip olan bir çok modülün üst üste eklenmesiyle oluşturulmuştur. Bu modüllerin her biri üç adet alt modülden oluşup bunlardan ikisi değişken geometrili kafes yapısında olup birbirine dik iki farklı düzlemde hareket etmektedirler. Üçüncü alt modül ise burulma hareketi yapmaktadır. Bu manipülatör için iki konumlu havalı eyleticilerin kullanıldığı varsayılmaktadır. Bu eyleticilerin ayrık yapısından kaynaklanan ayrıklaştırma hatalarını telafi etmek için manipülatörün en son modülüne küçük fakat sürekli eyletilen 6 serbestlik dereceli bir manipülatör eklenmiştir.Bu aşırı artıksıl manipülatörün ters kinematik problemini çözmek için üç adet yöntem önerilmiştir. Bunlar eğriye uydurma, genişletilmiş eğriye uydurma ve çalışma uzayı doldurma yöntemleridir. Eğriye uydurma yöntemi, manipülatörün omurgasının (merkez çizgisinin) bir uzaysal referans eğrisine yaklaşmasına dayandırılmaktadır. Genişletilmiş eğriye uydurma yönteminde ise, birinci yöntemde bulunan sonucun bir genetik algoritma ile iyileştirilmesi sağlanmaktadır. Son yöntemde ise, manipülatörün çalışma uzayı rasgele bir şekilde ve yeterince fazla sayıda manipülatör biçimi örnekleri ile doldurulur. Eğer çalışma uzayının belli bir bölgesine odaklanmak istenilirse o zaman bu bölge bir genetik algoritmanın kullanımı ile doldurulmaktadır. Bundan sonra, istenilen biçime en yakın örnek, uygun bir arama algoritması ile tanımlanmaktadır.Son olarak, AAM'nin hareketinin benzetimi iki ardışık manipülatör biçimi arasında yapılmıştır. Bunun için, manipülatörün hareket denklemleri, eyleticiler tarafından üretilen basınç kuvvetleri cinsinden elde edilmiştir. Daha sonra, AAM'nin performansını göstermek üzere bazı tipik uygulamalar için gerekli benzetimler gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
The hyper redundant manipulators (HRMs) have excessively large degrees of freedom. As a special but practicable subset, the binary HRMs use binary (on-off) actuators with only two stable states such as pneumatic cylinders and solenoids. Such actuators are simple, cheap, and easy to control. Therefore, a binary HRM has been studied in this thesis. The thesis work covers the conceptual design of a spatial binary HRM together with its controlled motion simulations. The manipulator consists of many modules, each of which has the same constructive characteristics and consists of three submodules which are two cascaded variable geometry truss structures working in mutually orthogonal planes and a discrete twister. The manipulator is assumed to be powered with pneumatic on-off actuators. Because of the discrete nature of the binary actuators, a small but continuously actuated manipulator with six degrees of freedom is installed as the last module of the HRM in order to compensate the discretization errors.To solve the inverse kinematics problem of the HRM, three methods have been presented. These are the spline fitting, the extended spline fitting, and the workspace filling methods. The spline fitting method is based on forcing the spine (i.e. the center line) of the manipulator to approximate a spatial reference spline which is specified as a desired curve. In the extended spline fitting method, the result found in the first method is improved by using a genetic algorithm. In the work space filling method, the workspace of the manipulator is filled randomly with a sufficiently large finite number of discrete configurational samples. If it is desired to have concentration on a particular region of the work space, then that region is filled by using a genetic algorithm. After the filling stage, the sample closest to the desired configuration is determined by a suitable search algorithm.Finally, in order to simulate the motion of the HRM between two successive configurational steps, the equations of motions of the HRM are obtained in terms of the pressure forces generated by the binary pneumatic actuators. Then, the necessary simulations are carried out to demonstrate the performance of the HRM in some typical applications.
Benzer Tezler
- Prediction of COVID 19 disease using chest X-ray images based on deep learning
Derin öğrenmeye dayalı göğüs röntgen görüntüleri kullanarak COVID 19 hastalığının tahmini
ISMAEL ABDULLAH MOHAMMED AL-RAWE
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGazi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM TEKEREK
- Management and control of distributed energy generation systems via artificial intelligence techniques
Dağıtık enerji üretim sistemlerinin yapay zeka teknikleri ile yönetim ve kontrolü
ALPER NABİ AKPOLAT
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET EMİN KUZUCUOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKAN DURSUN
- Churn prediction in hyper-casual games
Hiper gündelik oyunlarda churn tahmini
EMRE CAN BİÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBahçeşehir ÜniversitesiBüyük Veri Analitiği ve Yönetimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YÜCEL BATU SALMAN
- Yeni nesil dizelemede optimal iş akışı çizelgeleme
Optimal workflow scheduling in next generation sequencing
GÜLÇİN YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGebze Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH ERDOĞAN SEVİLGEN