Geri Dön

Development of MR-fluid based semi-active dampers for use in haptic devices

Haptik cihazlarda kullanılması için MR-sıvısı bazlı yarı-aktif damper geliştirilmesi

  1. Tez No: 482454
  2. Yazar: MEHMET GÖRKEM KARABULUT
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 134

Özet

Bu tezde, kinestetik haptik cihazlarda kullanılmak üzere geliştirilen Magneto- Reolojik (MR) sıvısı ile çalışan özgün bir fren sisteminin tasarımı anlatılmaktadır. MR fren sisteminin yeni tasarımı, iki adet tek yönde çalışan frenlerin bir araya gelmesinden oluşmaktadır ve bu özellik ile MR frenin aktif olduğunda rotasyon hareketini iki yönde sınırlamasından ortaya çıkan takılma sorununa bir çözüm sunmaktadır. Hareketin sınırlanması, kullanıcıda sanal bir duvarda takılma hissi meydana getirmektedir. Birbirinden bağımsız olarak kontrol edilebilen iki ayrı frenden oluşan sistem sayesinde, fren yapılacak olan dönüş yönü kontrol edilebilir ve bu sayede kullanıcı tek yönde serbest şekilde hareket edebilirken diğer yönde sınırlandırılmış olur. MR freni konsept tasarımdan final tasarımına, tasarım optimizasyon metodu uygulanarak geliştirilmiştir. Bu metot sonlu elemanlar analizi (FEA) ve sistemin matematik modelini içermektedir. Bu metodu kullanarak, geliştirilen sistemin performansının gelecekteki kullanım hedeflerini karşılayıp karşılamadığını tahmin etmek mümkün olmaktadır. Prototip üretildikten sonra, sistemin performansı bu tez kapsamında oluşturulan bir test düzeneği ile deneysel olarak doğrulanmıştır. Deneysel çalışma, sistemi karakterize etme ve frekans davranışlarının incelenmesi olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Sonuç olarak, sistemin karakteri, beklenilen histerezis etkisinin de açıkça gösterildiği akım ve tork ilişkisi ile ortaya çıkarılmıştır. Elde edilen deneysel sonuçlar kullanılarak sistemin kontrol modeli yüzde 95'lik doğruluk oranı ile matematiksel olarak modellenmiştir. Deneysel sonuçlar, sistemin maksimum tork değerinin 3.84 Nm ve minimum tork değerinin 0.15 Nm olduğunu göstermektedir. Sistemin tepkisi farklı frekanslarda deneysel olarak incelenmiş ve buradan elde edilen sonuç ile sistemin transfer fonksiyonu elde edilerek bode şeması oluşturulmuştur. Bu sonuçlara göre sistemin bant genişliği 63 rad/s olarak hesaplanmıştır.

Özet (Çeviri)

In this thesis, development of a novel Magneto-Rheological (MR) fluid based brake system is described which is designated to be used in kinesthetic haptic devices. The new design of MR-brake system consists of two identical directional brakes and with this feature, it presents a solution to the stiction problem that occurs when the MR-brake is activated which constrains the rotational motion in both direction. This constraint of the motion results in developing a feeling that the user is stuck in the virtual wall. By using two independently controlled brakes in a system, the rotational brake direction is controlled and thus the motion of the handle is constrained in one direction while the user is free to move the handle in the reverse direction. MR-brake is developed from a conceptual design to the final design by applying a design optimization method. This method incorporates the use of Finite Element Analysis (FEA) and mathematical model of the system. Using this method, it is possible to predict the performance of the design to check if it meets the requirements that are specified by considering the future use of the device. After manufacturing a prototype, its performance is experimentally validated in a test rig which is also constructed in the scope of this thesis study. Experimental study includes two sections as characterization and frequency response test. As a result, the prototype is characterized with constructing the torquecurrent relation, which clearly shows the expected hysteresis in operation. The control model of the system is mathematically modeled with %95 accuracy ratio using the obtained experimental results. Experimental results show that the maximum brake torque of the system is 3.84 Nm and the minimum torque value is 0.15 Nm. The frequency response of the system is experimentally investigated and using this result, the system's transfer function is estimated and its bode diagram is drawn. According to this result, the bandwidth of the system is calculated to be 63 rad/s.

Benzer Tezler

  1. Kuvvet-geri-beslemeli sistemler için sağınımlı döner manyetoreolojik fren geliştirilmesi

    Development of a peristaltic rotary magnetorheological brake for force-feedback systems

    OKAN TOPÇU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. YİĞİT TAŞCIOĞLU

    DOÇ. DR. ERHAN İLHAN KONUKSEVEN

  2. Forward problem solution of EMSI of the human brain using a new FEM formulation with realistic head model

    İnsan beyninin elektro-manyetik kaynak görüntülemesi için ileri problem çözümünün yeni bir sonlu elemanlar yöntemi ve gerçekçi kafa modeli ile çözülmesi

    MEHMET KEMAL ÖZDEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1998

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NEVZAT GÜNERİ GENÇER

  3. Development of software tools for improved 1H magnetic resonance spectroscopic imaging

    İyileştirilmiş 1H manyetik rezonans spektroskopik görüntüleme için yazılım araçlarının geliştirilmesi

    SEVİM CENGİZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    BiyomühendislikBoğaziçi Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ESİN ÖZTÜRK IŞIK

  4. Derin öğrenme mimarileri ile MR taramalarından omuriliğin otomatik bölütlenmesi ve MS lezyonlarının ayırıcı tanısı

    Automatic segmentation of the spinal cord from MR scans and differential diagnosis of MS lesions with deep learning architectures

    RUKİYE POLATTİMUR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBilecik Şeyh Edebali Üniversitesi

    Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EMRE DANDIL

  5. A comprehensive assessment on various impacts of climate change in Western Black Sea and Euphrates-Tigris basins, Turkey

    Türkiye'nin Batı Karadeniz ve Dicle-Fırat havzalarında iklim değişikliğinin muhtelif tesirlerinin geniş kapsamlı değerlendirilmesi

    MUSTAFA NURI BALOV

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDÜSSELAM ALTUNKAYNAK