Flexibility of robots: Design, modeling and control
Robotların esnekliği: Tasarım, modelleme ve kontrol
- Tez No: 930957
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tüm malzemeler bir miktar esneklik sergiler. Sonuç olarak, herhangi bir malzemeden yapılmış bir robot manipülatörü bu yapısal esnekliği miras alır. Tipik olarak esnek robotların konumlandırma doğruluğu daha düşüktür. Bununla birlikte esneklik, kontrollü bir mekanik empedansa ve fiziksel insan-robot etkileşimlerinde artırılmış güvenliğe katkıda bulunduğundan avantajlı da olabilir. Temel zorluk esnek bir robotun giriş/çıkış performansını arttırmaktır. Bu performans büyük ölçüde üç temel bileşene dayanır: robotun mekanik yapısı, denetleyicisi ve denetleyici tarafından kullanılan matematiksel modelin doğruluğu. Bu bileşenlerde yapılan herhangi bir değişiklik veya ayarlama, genel giriş/çıkış performansını etkiler. Bu tez şu üç temel bileşeni kapsamaktadır: model, tasarım ve kontrol. İlk bölüm, çalışma sırasındaki titreşimleri tahmin etmek için aşırı kısıtlanmış bir paralel robot manipülatörünün direngenlik modelinin tasarlanmasına ayrılmıştır. İstenilen yörüngenin (veya girdinin) bu tahminlere göre ayarlanması, çıktı üzerindeki titreşim etkilerinin azaltılmasını mümkün kılar. İkinci kısım da istenilen mekanik empedans için esnek bir mafsal geliştirilir. Bu mafsal, küçük yükler altında esneklik göstermez, ancak etkileşim yükleri arttıkça yu\-mu\-şa\-yan davranışla esner. Mafsal, güvenli fiziksel insan-robot etkileşimlerini sağlarken robotun konumlandırma performansını düşük burulma seviyelerinde korur. Son olarak esnek robot için tasarlanan esnek mafsalı içeren bir denetleyici çerçevesi tasarlanmıştır. Kontrolcü, robotun mekanik durumları (sert ve esnek) arasında istikrarlı geçişler yapma ve istenen görevleri gerçekleştirme (yörünge izleme, istenen empedansı görüntüleme, kuvvet/konum izleme ve güvenliği sağlama) yeteneğine sahiptir.
Özet (Çeviri)
All of the materials exhibit some flexibility. Consequently, a robot manipulator constructed from any material inherits this structural flexibility. Typically, flexible robots have lower positioning accuracy. However, flexibility can also be advantageous, as it contributes to a controlled mechanical impedance and enhanced safety in physical human-robot interactions. The primary challenge is enhancing the input/output performance of a flexible robot. This performance largely relies on three key components: the robot's mechanical structure, its controller, and the accuracy of the mathematical model employed by the controller. Any alterations or adjustments made to these components impact the overall input/output performance. This dissertation encompasses these three key components: model, design, and control. The first section is dedicated to devising a stiffness model of an over-constrained parallel robot manipulator to estimate the vibrations during operation. Adjusting the desired trajectory (or input) based on these estimations makes it possible to mitigate the vibration effects on the output. The second part develops a flexible joint for the desired mechanical impedance. This joint exhibits no compliant deflection under small loads but deflects with a softening behavior as interaction loads increase. The joint maintains the robot's positioning performance at low torsion levels while ensuring safe physical human-robot interactions. Finally, a controller framework is designed for the flexible robot that contains the designed flexible joint. The controller is capable of stable transitions between the mechanical states of the robot (rigid and flexible) and achieving the desired tasks (trajectory tracking, displaying the desired impedance, force/position tracking, and ensuring safety).
Benzer Tezler
- İki ayaklı robotların modellenmesi ve uyarlamalı kontrolü
Modeling and adaptive control of bipedal robots
HAMID MOHAMMADI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Bir servis robotunda temel veri iletişimi ve kontrol altyapısının tasarımı
Basic communcation and control infrastructure of a service robot
AYDIN ÇAĞATAY SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
İstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Esnek üretim sistemlerinin tasarımı ve çizelgelemesi
Design and scheduling of flexible manufacturing systems
AHMET MURAT PORAY
- İki uzuvlu düzlemsel esnek robot kol tasarımı ve kontrolü
Two link planar flekxible manipulator design and control
ERDAL GENÇ
- Esnek manipülatörün modellenmesi ve kontrolü
Modelling and control of flexible manipulator
BERKAN HIZARCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...