Smolbot-vs: A soft modular robot with variable stiffness backbones
SMoLBot-VS: Değiştirilebilir sertliğe sahip yumuşak modüler robot
- Tez No: 898114
- Danışmanlar: DOÇ. ONUR ÖZCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 70
Özet
Bu tez, değişken sertlik mekanizmasına sahip özgün, mobil, modüler ve C-bacaklı bir robotu tanıtmaktadır. Robotun sertlik seviyesini ayarlama yeteneği, genellikle 'continuum' robotlarda bulunan makara temelli bir lineer aktivasyon sistemi sayesinde sağlanmaktadır. Bu sistem, üç boyutlu baskı ile üretilen yumuşak omurgalarla birlikte robotun modüler tasarımının temelini oluşturur. Bu çalışmanın literatüre temel katkısı, geliştirilen değişken sertlik mekanizmasının kontrol edilmesi ve SMoLBot'a entegrasyonudur. Robotun ve özellikle omurgaların tasarımı, tekrarlanan vaka çalışmalarıyla iteratif olarak geliştirilmiş, robotun engelleri algılama yeteneğini arttırmak ve iletken omurgalardan elde edilen verilerle sertlik ölçümünü sağlamak üzerine optimize etmiştir. Araştırmada ayrıca omurga sertliğinin modülasyonunun avantajları, özellikle de robotun sert ve yumuşak konfigürasyonlarda engebeli arazide performansını iyileştirmedeki rolü incelenmiştir. Tezdeki çalışma, omurgalar üzerinden ölçülen voltaj geri bildirimi kullanarak robotun sertliğini uç noktalar arasındaki seviyelere de ayarlayabilen bir PI kontrolcüsünün geliştirilmesini ayrıntılı olarak açıklayarak sonlandırılmaktadır. Bu kontrolcü, mobil robotlarda yumuşak sensörlerin kullanılabileceği yeni bir alan daha göstermekle beraber, robotun harici müdahaleye ihtiyaç olmadan değişken sertlik mekanizmasını denetlemesini sağlamaktadır. Periyodik yük bindirerek yapılan testlerde omurgalardan gelen voltaj verileri ile sertlik arasında bir bağlantı oluşturmuş, farklı sertlik seviyelerinde yapılan kuvvet ve yer değiştirme ölçümleri ile bu ilişki doğrulamıştır.
Özet (Çeviri)
This thesis introduces a novel mobile modular C-legged robot featuring a variable stiffness mechanism. The robot's capability to adjust the level of compliance is achieved through a tendon-driven actuation system typically found in continuum robots. This system, in conjunction with 3D-printed soft backbones, forms the core of the robot's modular design. A significant contribution of this work lies in developing and controlling the variable stiffness mechanism for its integration into SMoLBot. The robot design, in particular the backbone design was iteratively refined through repeated case studies, enhancing the robot's ability to sense obstacles and optimize stiffness quantification using data from conductive backbones. The research also examined the advantages of modulating backbone stiffness, particularly in improving the robot's performance in uneven terrain in rigid and soft configurations. The work in the thesis is concluded by detailing the implementation of a PI stiffness controller that leverages voltage feedback from the backbones to adjust the robot's stiffness to intermediate levels. This controller allows the robot to autonomously operate variable stiffness mechanisms while demonstrating another potential use of soft sensors for mobile robots. The cyclic load tests established a correlation between voltage data from the backbones and stiffness, with force and displacement measurements confirming the relation across different stiffness levels.
Benzer Tezler
- Design, control, modeling, and locomotion analysis of a multi-legged modular miniature robot with soft backbones
Yumuşak omurgalı çok bacaklı modüler minyatür robotun tasarımı, kontrolü, modellenmesi ve lokomosyon analizi
NIMA MAHKAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. ONUR ÖZCAN