İnsan yürüyüşünü destekleyici dış iskelet tasarımı ve kontrolü
Design and control of exoskeleton supporting human walking
- Tez No: 286890
- Danışmanlar: DOÇ. DR. METE KALYONCU, PROF. DR. FATİH MEHMET BOTSALI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 189
Özet
Bu tez çalışmasında ortopedik veya nörolojik rahatsızlıklar, travma, yaşlılık gibi sebeplerle yürüyemeyen veya yürüme zorluğu çeken insanların yürüyüşünü desteklemek amacıyla kullanılacak bir alt-ekstremite dış iskelet tasarımı ve prototip üretimi gerçekleştirilmiş, geliştirilen dış iskelet tasarımının doğrulaması ve geçerli kılınması amacıyla performans testleri yapılmıştır. Geliştirilen dış iskelet, ?Yürüyüş Destekleyici Dış İskelet (YÜDİS)? olarak isimlendirilmiştir. YÜDİS'in kontrolü için ?Önceden Programlanmış Hareket Kontrolü? mimarisi kullanılmıştır. ?Önceden Programlanmış Hareket Kontrolü? mimarisi kullanıldığı için YÜDİS'i kullanan kişilerin bacak kaslarının aktivite düzeyinin cihazı kullanma konusunda her hangi bir etkisi bulunmamaktadır.Tez çalışması; YÜDİS'in kinematik analizi, mekanik tasarımı, dinamik modellemesi, eyleyici sistem tasarımı, prototip imalatı, kontrol sistemi tasarımı ve performans testleri aşamalarından oluşmaktadır.Tez çalışması kapsamında, klinik yürüyüş analizi (CGA) verileri kullanılarak normal insan yürüyüşünün kinematik tanımlaması yapılmış, YÜDİS'e ait serbestlik dereceleri ve her serbestlik derecesine ait hareket aralıkları belirlenmiştir. Solidworks ve Unigraphics yazılımları kullanılarak dış iskeletin mekanik tasarımı gerçekleştirilmiş, YÜDİS'in maksimum yüklemeye maruz kaldığı kritik konumlara ait gerilme tahkikleri ANSYS yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Solidworks ortamında oluşturulan YÜDİS katı modeli, MATLAB Simulink/Simmechanics ortamına aktarılarak yürüyüş benzetimleri (simülasyonları) gerçekleştirilmiştir. Prototip üretimi yapılan YÜDİS'in tasarım doğrulama ve geçerli kılma testleri, tez çalışması kapsamında tasarlanan oransal-türev (PD) ve aralık tip-2 bulanık mantık türünde iki farklı kontrolcü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Dış iskelet mafsal açılarının gerçekleşen değerleri klinik yürüyüş analizi verileri ile mukayese edilerek tasarımı yapılan kontrolcülerin ve YÜDİS'in performansı değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a wearable lower extremity exoskeleton -to be used for assisting walking of disabled individuals subjected to neural or orthopedic illnesses, trauma or aging- is designed and a prototype is constructed. Developed exoskeleton is subjected to performance tests for design verification and validation purposes. Developed exoskeleton is named as ?Walking Supporting Exoskeleton (YÜDİS)?. ?Pre-programmed Motion Control? architecture is selected to be used in control of YÜDİS. Since, Pre-programmed Motion Control architecture is selected, level of muscular activity of the user has no significant effect on control of YÜDİS.The thesis is composed of kinematic analysis, mechanical design, dynamic modeling, actuator system design, prototyping, control system design and performance test phases.As a first step, kinematics of human gait is described by using Clinical Gait Analysis (CGA) data. Afterwards, degrees of freedom and range of motion of joint angles of YÜDİS are determined. Structural design of YÜDİS is accomplished by using Solidworks and Unigraphics software and stress analyses of YÜDİS under critical loading configurations are carried out by using ANSYS software. Solid model of YÜDİS created in Solidworks is transferred to MATLAB Simulink/Simmechanics Toolbox. Computer simulations for walking motion of YÜDİS are carried out by using MATLAB Simulink/Simmechanics Toolbox. A prototype of YÜDİS is constructed and subjected to design verification and validation tests. A proportional-derivative (PD) type and an interval type-2 fuzzy logic based controller are designed to be used in design verification and validation tests of YÜDİS. Measured joint angles of YÜDİS are compared with corresponding Clinical Gait Analysis (CGA) data and performance of YÜDİS and developed controllers are evaluated.
Benzer Tezler
- Yük taşıyan insan yürüyüşünü destekleyici alt ekstremite dış iskelet geliştirilmesi
Design of lower extremity exoskeleton assisting walking of load carrying human
YUSUF ŞAHİN
Doktora
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH MEHMET BOTSALI
DOÇ. DR. METE KALYONCU
- Biped robot reference generation with natural ZMP trajectories
İki bacaklı yürüyen robotlarda doğal ZMP eğrileri ile referans üretimi
OKAN KURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KEMALETTİN ERBATUR
- Sismik sinyal işleme tabanlı hedef tespiti ve sınıflandırması
Target detection and classification based on seismic signal processing
MUHAMMET FATİH OKUTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Bilgi ve Belge YönetimiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH BAL
- İnsan alt ekstremitesinin incelenmesi ve aktif dizüstü protezi tasarımı
The analysis of the human lower limb structure and the design of a new active above knee prosthesis
AKIN OĞUZ KAPTI
- Simulink ortamında diz-eklem durum denklem ve sinir bulanık denetim benzetimleri
Simulations on knee joint state equation and neuro fuzzy control with Simulink
ŞEYMA DUMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ATİLA YILMAZ