An observer based approach to force reflecting bilateral teleoperation
Kuvvet yansımalı iki yönlü teleoperasyona gözlemci tabanlı bir yaklaşım
- Tez No: 309307
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA ÜNEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
İki yönlü teleoperasyon sistemleri, sağlık, uzaktan gözetim, askeri, uzay ve sualtı faaliyetleri alanlarında uygulamaları olan aktif bir araştırma alanıdır. Bu sistemler, insan operatörlerin uzaktaki sistemleri kontrol etmelerini ve bu sistemlere uygulanan çevresel kuvvetleri hissederek uzakta bulunmalarını sağlar. Yakın ve uzak sistemler arasındaki fiziksel mesafe paylaşılan sinyallerde gecikmeye ve sistemde kararsızlığa neden olur. İnternetin yayılması sonucu iki yönlü teleoperasyon sistemlerinin muhtemel uygulama alanlarının artması konu üzerine ilgi ve araştırmaların artmasına sebep olmuştur.Bu tezde kararlı ve kuvvet yansımalı teleoperasyon için önerilen zaman gecikme telafi yönteminde üç adet gözlemci kullanılmıştır: Uzaktaki sistemin, nominal bir model kullanarak, gecikmemiş durumlarını tahmin eden bir kestirici gözlemci, sistemlere etki eden dahili ve harici bozucu etkileri kestirip ortadan kaldıran ve böylece sistemleri doğrusallaştıran bozucu gözlemcileri ve sistemlere etki eden net harici kuvveti tahmin eden tepki torku gözlemcileri. Uzak sistemin denetleyicisi, kestirici gözlemci ile birlikte yakın tarafa konmuş ve uzak sistemin denetim girdisi iletişim kanalından gönderilmiştir. Kuvvet yansıması, 4-kanallı mimarinin modifiye edilmiş bir haliyle, uzak sistemin denetim girdisi, pozisyonu ve kestirilen çevre kuvveti paylaşılarak sağlanmıştır. Önerilen yöntemin performansı Matlab/Simulink simülasyonlarında test edilmiş ve literatürdeki iki farklı yöntemle karşılaştırılmıştır. Yöntem, zaman gecikmesinin Matlab/Simulink ortamında yaratıldığı ve sinyallerin internet üzerinden Sabancı Üniversitesi kampüsü dışındaki bir bilgisayardan yansıtılarak gerçek gecikmelerin kullanıldığı gerçek zamanlı deneylerle de test edilmiştir. Hem simülasyonlarda hem de deneylerde bir serbestlik dereceli robot kolu ve iki serbestlik dereceli pantograf robot çiftleri kullanılmıştır. Sonuçlarda kararlı ve kuvvet yansımalı teleoperasyon sağlandığı ve uzak sistemin takip performansının başarılı olduğu gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Bilateral teleoperation systems are an active area of research with possible applications in healthcare, remote surveillance and military, space and underwater operations, allowing human operators to manipulate remote systems and feel environment forces to achieve telepresence. The physical distance between the local and remote systems introduces delay to the exchanged signals between the two and cause instability in the bilateral teleoperation. With the advent of the internet, possible applications of bilateral teleoperation systems have proliferated, growing the interest and amount of research in the field.The delay compensation method for stable and force reflecting teleoperation proposed in this thesis is based on utilization of three different types of observers: A novel predictor observer that estimates the undelayed states of the remote system based on a nominal model, disturbance observers that eliminate internal and external disturbances and linearize the nonlinear dynamics of the two systems, and reaction torque observers that estimate the net external forces on the two systems. The controller for the remote sys- tem is placed at the local site, along with the predictor observer and the control input is sent to the remote system through the communication channel. Force reflection is achieved using a modified version of the 4-channel architecture where control input and position of the remote system and the environment force estimations are exchanged between the two systems. Performance of the proposed method is tested with Matlab/Simulink simulations and compared to two other methods in the literature. Real-time experiments under variable communication delay are also performed where the delay isboth artificially created using Matlab/Simulink blocks and obtained via the internet by bouncing signals off a remote computer outside the Sabancı University campus. Both the simulations and experiments are executed on a pair of 1-DOF robot arms and a pair of 2-DOF pantograph robots. The results show that stable and force reflecting teleoperation is achieved with successful tracking performances of the remote system.
Benzer Tezler
- Kraniyosinostoz tanılı hastalarda endoskopik sütürektomi ve rekonstrüktif cerrahinin karşılaştırılması
Comparison of endoscopic suturectomy and reconstructive surgery in patients with A diagnosis of craniosynostosis
BARIŞ ALBUZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2020
NöroşirürjiPamukkale ÜniversitesiBeyin ve Sinir Cerrahisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRAH EGEMEN
- Süneklik düzeyi yüksek moment aktaran çelik çerçevelerde güçlü kolon-zayıf kiriş koşulunun yapı davranışına etkisinin araştırılması
Effect of strong column-weak beam ratio on steel special moment frames' behavior
BARIŞ YÜKSEKKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAVİDAN YORGUN
- Darpa suboff formunun lineer hidrodinamik katsayıları üzerindeki ölçek etkisi
Scale effects on the linear hydrodynamic coefficients of darpa suboff
FURKAN KIYÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER KEMAL KINACI
- The dilemma of U.S. foreign policy during the Arab Spring: From moralpolitik to realpolitik
Arap Baharı süresince Amerikan dış politikasının ikilemi: 'Moralpolitik'ten 'realpolitik'e
CAN DONDURAN
Doktora
İngilizce
2021
Uluslararası İlişkilerGalatasaray ÜniversitesiUluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. FÜSUN TÜRKMEN