Compliance control of shad redundant robot
Artıksıl shad robotunun uyumluluk denetimi
- Tez No: 539928
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE, PROF. DR. ENVER TATLICIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Teorisi ve Kontrol Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
Bu tezde SHAD (SHoulder Haptic Device) olarak adlandırılan, IYTE robotik laboratuvarında konumlandırılan 4 serbestlik derecesine sahip PRRR türde seri bir robot kullanılmıştır. Kullanılan robotun prizmatik mafsalı robotun dikey yöndeki hareketini sağlarken, döner mafsallar ise robotun yataydaki hareketini sağlamaktadır. Düzlemde konumlama iki döner mafsal ile sağlanabilirken, SHAD üç döner mafsalı ile kinematik olarak artıksıl olarak tasarlanmıştır. Robotta eklemlerdeki hareketin sağlanması için endüstriyel servo eyleyiciler ve bunlara bağlı yüksek çevrim oranlı dişli kutuları kullanılmıştır. Bundan dolayı, robotun haptik cihaz olarak kullanılabilmesi için admitans türünde bir kontrol uygulanması gerekmektedir. Buna bağlı olarak, tezin amacı admitans türünde bir kontrol algoritmasının SHAD'e uygulanması ve testlerinin gerçekleştirilmesidir. Robot haptik cihaz olarak kullanılırken, operatörün robotun çalışma uzayı içerisinde olduğundan, güvenlik önlemi uygulanmalıdır. Artıksıllıktan yararlanılan ve robotun uzuvlarının operatörden uzakta hareket etmesine dayalı oluşturulan engelden kaçınma algoritması, benzetim ortamında ve gerçek robot üzerinde uygulanmış ve testler gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla izlenen yol şu şekildedir; SHAD'in matematiksel modelinin çıkartılması, çıkartılan modelinin doğrulanması ve oluşturulan engelden kaçınma algoritmasının MATLAB/Simulink ortamında benzetim testlerinin gerçekleştirilmesi, SHAD'in test kurulumunun oluşturulması ve engelden kaçınma algoritmasının gerçek robot üzerinde deneysel testlerinin gerçekleştirilmesidir. Engelden kaçınmanın oluşturulmasından sonra, deneklerle admitans kontrol testlerine geçilmiş, testler sırasında elde edilen ölçümler aracılığıyla admitans terimi parametrelerinin (kütle ve damper) etkisi araştırılmıştır. Buradan çıkarılan sonuçlar şu şekilde olmuştur; kütle parametresi artırıldığında operasyonun hassasiyeti düşerken kullanıcının sağladığı toplam çaba artmaktadır, damper parametresi artırıldığında hem operasyonun hassasiyeti hem de kullanıcının sağladığı toplam çaba artmaktadır, aynı köşe frekansı ve farklı admitans terimi parametreleri kullanıldığında operasyonun doğruluğu hemen hemen aynı kalırken parametrelerin artışından kaynaklı toplam çaba artmaktadır.
Özet (Çeviri)
SHAD robot, which is located in IYTE Robotics Laboratory, is designed as a 4 degrees-of-freedom manipulator which has a PRRR serial kinematic structure. The prismatic joint works along the vertical axis, and the revolute joints rotate about the vertical axis. Although the positioning task on the plane can be executed by two revolute joints, SHAD robot is designed to be kinematically redundant using three revolute joints. SHAD name is the abbreviations for SHoulder Haptic Device. The manipulator is constructed by using industrial servomotors coupled with high reduction ratio gears. Hence, this robot can only be used as a haptic device if admittance control is implemented for its control scheme. Accordingly, the aim of this study is to implement and test the admittance control algorithm on SHAD robot. However, since a human operator uses this haptic device when he/she is placed inside the workspace, certain safety precautions should be implemented. Therefore, initially, exploiting the kinematic redundancy of SHAD robot, an obstacle avoidance algorithm to move the robot's links away from the human operator is implemented and tested in simulations and experiments. To do this; (1) SHAD's mathematical model is derived, (2) This model is verified, and obstacle avoidance algorithm is validated by simulation tests in MATLAB/Simulink, (3) SHAD robot's experimental setup is developed, (4) Experimental tests for obstacle avoidance are conducted. After the obstacle avoidance algorithm is implemented in the control of SHAD and proven that it works, admittance control experiments are carried out on human subjects to investigate the effects of the admittance term parameters, mass and damper, on certain performance metrics of the user. It is deduced that; (1) as the mass parameter of the admittance term is increased, accuracy of the operation is decreased while the total effort of the user is increased, (2) as the damper parameter of the admittance term is increased, both the accuracy of the operation and the total effort of the user are increased, (3) when the same corner frequency with different admittance term parameters are used, the accuracy of the operation is almost the same but total effort increases as the parameters increase.
Benzer Tezler
- Compliance control of collaborating robots
İşbirlikçi robotların uyum kontrolü
MERTCAN KAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Hybrid compliance control of collaborative robots
İş birlikçi robotların hibrit uyum kontrolu
NAZ ALTEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Compliant control of electric power assisted steering systems in vehicles
Taşıtlarda elektrik gücü destekli direksiyon sistemlerinin uyumlu kontrolü
AHMET EMRE ÇETİN
Doktora
İngilizce
2009
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. ARİF ADLI
- Force control of robotic manipulators in cooperation
İşbirlikçi robot manipülatörlerin kuvvet kontrolü
MATEUSZ SZCZESIAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Yapı bilgi modellemesi ile model kontrolü: plansız alanlar imar yönetmeliği için bir uygulama önerisi
Model control by building information modeling: an application proposal for unplanned areas zoning regulation
MERVE IŞIKLI AKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Jeodezi ve FotogrametriMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiEnformatik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT IŞIKDAĞ