Inertial measurement units for motion control of surgical endoscopic robot
Cerrahi endoskopi robotunun hareket denetimi için ataletsel ölçüm birimleri
- Tez No: 511825
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BARBAROS ÖZDEMİREL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hareket sensörleri, Jiroskop, İvmeölçer, Motion sensors, Gyroscope, Accelerometer
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Ataletsel ölçüm birimleri (AÖB) ellerin serbest olarak kullanılmasını gerektiren robotik uygulamalarda diğer elektromekanik kullanıcı arabirimlerine kıyasla tercih edilebilir. Cerrahi endoskopi robotunun kontrolüne yönelik kullanıcı arabiriminin gereklerinden biri, cerrahın diğer cerrahi aletleri tutarken kamera konumunu kontrol edebilmesidir. Bu amaç için kullanılacak bir AÖB birkaç derecelik dönüşle sınırlandırılmış küçük bir hareket aralığında kesin konum bilgisi sağlamalıdır. Bu çalışmada, AÖB ve cerrahi robot kolu arasında bir kullanıcı arabirimi oluşturulmasındaki güçlükler belirlenmiş ve böyle bir arabirimin uygulanması için gerekli çözümler sunulmuştur. Çalışma kapsamında, daha küçük boyutlu olmaları ve düşük güç gerektirmeleri nedeniyle mikro-elektromekanik sistemler (MEMS) teknolojisine dayalı ivmeölçerler ve jiroskopların bir araya gelmesiyle oluşan AÖB aygıtlarına odaklanılmıştır. Bir nesnenin üç boyutlu uzaydaki konumunu belirlemek için ivmeölçer ve jiroskop verilerini birleştiren üç füzyon algoritması incelenmiştir. Bu füzyon algoritmalarının performansı ve üç farklı üreticiden sağlanan MEMS AÖB'lerinin kritik özellikleri kablosuz bir arayüz aracılığıyla elde edilen algılayıcı verilerini izleyerek değerlendirilmiştir. Kontrol amaçlı konum eşleme yöntemlerini değerlendirmek için bilgisayar ekranı üzerinde bir varsayımsal kamera görüş alanını rasgele belirlenen hedeflere doğru yönlendiren bir grafiksel değerlendirme uygulaması geliştirilmiştir. Konum eşleme yöntemlerinin etkinliği, farklı kullanıcılar tarafından bir dizi rastgele belirlenmiş hedefe ulaşmak için yapılan denemelerde toplam açısal yer değiştirmeyi ve geçen süreyi karşılaştırarak değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Inertial measurement units (IMUs) are preferable over other electromechanical user interfaces for robotics applications that require hands-free operation. In case of a surgical endoscopic robot, one of the requirements is a user interface that gives the surgeon ability to control the camera position while holding other surgical tools. An IMU used for this purpose should provide precise position information in a small motion range restricted by a few degrees of rotation. In this study, major difficulties in establishing a user interface between an IMU and a surgical robotic arm are identified, and the necessary solutions for implementation of such an interface are presented. The study focuses on the IMU devices that combine accelerometers and gyroscopes based on micro-electromechanical systems (MEMS) technology because of their smaller size and low power requirement. Working principles and the calibration techniques of MEMS IMUs are reviewed. Three fusion algorithms that combine accelerometer and gyroscope data to determine the orientation of an object in three-dimensional space are implemented. Performance of these fusion algorithms and critical specifications of MEMS IMUs from three different manufacturers are evaluated by monitoring sensor data through a wireless interface. A graphical evaluation software was developed to test position mapping methods by steering field of view of a hypothetical camera towards randomly determined targets on the computer screen. Effectiveness of the position mapping methods was evaluated by several users, by comparing the total angular displacement and the elapsed time required to reach a number of simulated targets.
Benzer Tezler
- Surgery simulator design for minimally invasive pituitary gland surgery
Minimal invaziv hipofiz bezi ameliyatı için cerrahi simülatör tasarımı
TARIK BÜYÜKÖZTEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Genel Cerrahiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
- Duchenne kas distrofisi hastalarının kullandığı dış iskelet denetim mekanizması için hareket niyeti tanıma algoritması tasarımı
Design of motion intention recognition algorithm for the control mechanism of the exoskeleton used by duchenne muscular dystrophy patients
İDİL GÖKALP KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLA YILMAZ
- Nonlinear vibration isolation of inertial measurement unit
Ataletsel ölçüm birimlerinin doğrusal olmayan yöntemler kullanılarak titreşim izolasyonu
ATA DÖNMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENDER CİĞEROĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN OSMAN ÖZGEN
- Design optimization and experimental validation of the additively manufactured passive vibration isolator of an inertial measurement unit in aerospace applications
Havacılık uygulamalarında bir ataletsel ölçüm biriminin eklemeli imalat ile üretilen pasif titreşim izolatörünün tasarım optimizasyonu ve deneysel doğrulaması
COŞKU VARDALLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN TAHA ŞEN
DR. CEYHUN TOLA
- Farklı yüzeylere uyum sağlayabilen denge robotu için zeki ve adaptif kontrol algoritmalarının geliştirilmesi
Development of intelligent and adaptive control algorithms for balance robot capable of adapting different surfaces
ALİ ÜNLÜTÜRK
Doktora
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER AYDOĞDU