Robot-assisted drilling on curved surfaces with haptic guidance under adaptive admittance control
Uyarlamalı admitans kontrolcü ve haptik yönlendirme ile kavisli yüzeylerde robot destekli delme
- Tez No: 768226
- Danışmanlar: PROF. DR. ÇAĞATAY BAŞDOĞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Mekatronik Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Mechatronics Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Adaptif denetim, Adaptif denetim sistemleri, Endüstriyel robotlar, Esnek robot kolu, Adaptive control, Adaptive control systems, Industrial robots, Flexible robot arm
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kavisli bir yüzey üzerine belirli bir açıyla manuel olarak delik açma işlemi, matkap hizalanmasında karşılaşılacak olası problemler ve görevin doğasından kaynaklanan kararsızlık sebebiyle oldukça zordur. Aynı zamanda bu tür bir manuel görev, kullanıcının yaralanmasına veya çabuk yorulmasına sebep olabilir. Ayrıca, gerçek bir üretim ortamında bu görevin tamamen otomatik olarak tasarlanması da mümkün olmayabilir. Çünkü, üretim hattına gelen parçalar farklı kompleks şekillere sahip olabilir ve dolayısıyla seçili noktaları otomatik olarak delmek için yörünge planlaması yapmak kolay olmayabilir. Bu çalışmada, 6 serbestlik derecesine sahip olan uyarlamalı bir admitans kontrolcüsü tasarlanmıştır. Ucuna matkap monte edilmiş KUKA LBR iiwa 7 işbirlikçi robot, tasarlanan kontrolcü aracılığıyla operatöre konforlu bir şekilde ve tek elle kavisli bir yüzey üzerinde delikler açabilmesini sağlamaktadır. Operatöre delik açma sırasında, robot tarafından dokunsal (haptik) yönlendirme ve bir artırılmış gerçeklik arayüzü vasıtasıyla görsel yönlendirme sağlanmaktadır. Admitans kontrolcüsünün sönümleme parametresinin gerçek zamanlı adaptasyonu, robotun çalışma uzayındaki çevre ile etkileşim olmaksızın gerçekleşen hareketi sırasında şeffaflık (robotun insana olan direncinin düşük olması) sağlarken delme işlemi sırasında kararlılık sağlamaktadır. Operatör, matkabı delme noktasına yeteri kadar yaklaştırdıktan ve istenilen delme açısına kabaca hizaladıktan sonra ilk olarak haptik yönlendirme modülü, hizalamayı hassas şekilde ayarlamakta ve operatörün hareketi sadece delme ekseni boyunca olacak şekilde kısıtlamaktadır. Ardından operatör, minimal bir eforla matkabı delinecek parçaya doğru iterek delme işlemini tamamlamaktadır. Haptik yönlendirme modülünün potansiyel yararlarını nicel olarak araştırmak için bir deney (Deney 1) ve önerilen fiziksel insan-robot etkileşim sisteminin gerçek bir üretim ortamındaki pratik değerini katılımcıların kişisel görüşüne dayanarak araştıran başka bir deney olmak üzere (Deney 2) iki farklı deney tasarlanmıştır. Bu alanda tecrübesi olmayan 3 katılımcı ile yapılan birinci deneyin sonucunda (Deney 1), haptik yönlendirme modülünün görev tamamlama süresini %26 oranında iyileştirdiği, insanın uyguladığı eforu %16 ve kas aktivasyon seviyelerini %27 oranında azalttığı bulunmuştur. 3 deneyimli işçi ile yapılan ikinci deney (Deney 2), delme işlemi sırasında önerilen sistemin kullanımının kolay, güvenli ve yararlı olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Drilling a hole on a curved surface with a desired angle is prone to failure when done manually, due to the difficulties in drill alignment and also inherent instabilities of the task, potentially causing injury and fatigue to the workers. On the other hand, it can be impractical to fully automate such a task in real manufacturing environments because the parts arriving at an assembly line can have various complex shapes where drill point locations are not easily accessible making automated path planning difficult. In this work, an adaptive admittance controller with 6 degrees of freedom is developed and deployed on a KUKA LBR iiwa 7 cobot such that the operator is able to manipulate a drill mounted on the robot with one hand comfortably and open holes on a curved surface with haptic guidance of the cobot and visual guidance provided through an AR interface. Real-time adaptation of the admittance damping provides more transparency when driving the robot in free space while ensuring stability during drilling. After the user brings the drill sufficiently close to the drill target and roughly aligns to the desired drilling angle, the haptic guidance module fine tunes the alignment first and then constraints the user movement to the drilling axis only, after which the operator simply pushes the drill into the workpiece with minimal effort. Two sets of experiments were conducted to investigate the potential benefits of the haptic guidance module quantitatively (Experiment I) and also the practical value of the proposed pHRI system for real manufacturing settings based on the subjective opinion of the participants (Experiment II). The results of Experiment I conducted with 3 naïve participants, show that haptic guidance improves task completion time by 26% while decreasing human effort by 16% and muscle activation levels by 27% compared to no haptic guidance condition. The results of Experiment II, conducted with 3 experienced industrial workers, show that the proposed system is perceived to be easy to use, safe, and helpful in carrying out the drilling task.
Benzer Tezler
- İsmayıl Hakkı Baltacıoğlu'nun kültür ve eğitim kavramı üzerine bir inceleme
An Examination of the concepts of culture and education of Ismayıl Hakkı Baltacıoğlu
ABDULLAH DİKİCİ
Doktora
Türkçe
1986
Eğitim ve ÖğretimUludağ ÜniversitesiEğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SUAT ANAR
- Sera domates üretiminde aşı uygulaması ile elde edilen çift kök sistemine sahip domateslerin verim ve kalite yönünden üstünlükleri üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
ALİ DİZDAROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
ZiraatEge ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAHRETTİN MECİT
- Çoklu amaçların çözümlemesinde amaç programlaması ile genelleştirilmiş ters yaklaşımı ve yem sanayiinde bir uygulama
Goal programming and generalieed inverse approaches in the multi-objective analysis and application in feed industry
HASAN BAL
- Bazı bitkisel boyarmaddeler ile yün liflerinin boyanması yöntemlerinin ve haslıklarının araştırılması
Başlık çevirisi yok
TÜLAY GÜLÜMSER
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NECDET SEVENTEKİN