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, Makine Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Mechanical Engineering, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- 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: 68
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
- Anatomical investigation of safe trajectory determining factors in robotic cochlear implant surgery with computed tomography images
Robotik koklear implant cerrahisinde güvenli yörünge belirleyici faktörlerin bilgisayarlı tomografi görüntülerinde anatomik incelenmesi
SALİHA SEDA ADANIR
Doktora
İngilizce
2024
AnatomiGaziantep ÜniversitesiAnatomi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PİRAYE KERVANCIOĞLU
PROF. DR. VEDAT TOPSAKAL
- Emotion recognition using EEG and physiological data for a robot-assisted rehabilitation system rehabroby
Robot destekli rehabilitasyon sistemi rehabroby için EEG ve fizyolojik veriler kullanılarak duygu tanıma
ELİF GÜMÜŞLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYeditepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DUYGUN EROL BARKANA
- Path Planning for a surgical robotic arm using an upgraded RRT star algorithm
Geliştirilmiş RRT star algoritması kullanılarak cerrahi robot kolu için yol planlaması
MARIE DAMIEN NDZENGUE MEBEBE
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Mekatronik MühendisliğiBahçeşehir ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BESTE BAHÇECİ
- Büyük median loblu prostatı olan prostat kanseri hastalarında robot yardımlı laparoskopik radikal prostatektomi
Robot assisted radical prostatectomy (rarp) in patients with median lobe prostate: Matched analysis
TANER KARGI
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2015
ÜrolojiSağlık Bilimleri ÜniversitesiÜroloji Ana Bilim Dalı
UZMAN SERDAR KARADAĞ
- Benzer el hareketlerinin EMG sinyalleri kullanılarak sınıflandırılması
Classification of similar hand movements using EMG signals
AYŞE DİLAN DERDİYOK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyomühendislikSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ZAHİD YILDIZ