Innovative approaches to kinematic optimization and material design in robotic prosthetic arm
Robotik protez kolda kinematik optimizasyon ve malzeme tasarımına yenilikçi yaklaşımlar
- Tez No: 936384
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YASER ALAIWI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
Bu tez, 7 serbestlik derecesine sahip bir protez kolun tasarımı, modellenmesi ve analizine ilişkin kapsamlı bir çalışma sunmaktadır. Araştırma, mekanik verimliliğini artırmak için uygun malzemelerin kullanımını göstermektedir. Araştırma, Alüminyumdan yapılmış Alaşım 6061 T6, (230 GPa) Epoksi Karbon UD (Kürlenmemiş) ve protezlerde belirgin mekanik nitelikleri ve olası uygulanabilirlikleri nedeniyle seçilen Kompozit, epoksi (%65 uzun cam elyafı) olmak üzere üç ayrı malzemeyi değerlendirmektedir. Protez kolun tasarımı SolidWorks ile oluşturulmuş ve yapısal performansı farklı yükleme durumları altında ANSYS'nin Workbench'i kullanılarak değerlendirilmiştir. Araştırma, insan rahatlığı ve verimliliği için gerekli bir denge olan 7 serbestlik derecesine sahip bir protez kol modellemesinde dayanıklılık, ağırlık ve mukavemeti dengeleme gibi önemli bir sorunu ele almaya dayanmaktadır. Maksimum von-mises gerilimi, toplam deformasyon, gerinim enerjisi eşdeğer elastik gerinim ve protez kolun güvenlik faktörü dahil olmak üzere temel mekanik özellikler ve kapsamlı simülasyonlar her malzemeyi değerlendirmiştir. Bulgular, üç gelişmiş malzemenin de tatmin edici performans göstermesine rağmen Epoksi Karbon UD'nin en iyi seçim olduğunu gösterdi. Bu malzeme, aynı zamanda minimum deformasyon olan ve daha büyük bir güvenlik faktörü olan en iyi sertlik-ağırlık oranını gösterdi ve bu da onu protez kol için en etkili seçim haline getirdi. Bu çalışma, malzeme seçimi ve tasarımın optimize edilmesi konusunda içgörüler sağlayarak protez kol gelişimini geliştiriyor. Araştırma, kullanıcılar için kapsamlı deneyimi iyileştirirken yapısal gereksinimleri karşılayan protez kol geliştirmek için sofistike malzemeler ve modelleme metodolojileri kullanmanın önemini vurguluyor. Tez, kompozitler için yeni malzemelerin araştırılmasını, akıllı teknolojilerin dahil edilmesini ve fiziksel form modellemesiyle simülasyon çıktılarının doğrulanmasını kapsayan daha fazla araştırma için bir öneriyle sonuçlanıyor
Özet (Çeviri)
This thesis provides a thorough study of designing, modelling, and analyzing a 7-degree-of-freedom prosthetic arm. The research illustrates the use of suitable materials to enhance its mechanical efficiency. The research evaluates three distinct materials, that is, Alloy 6061 T6 made of Aluminum, (230 GPa) Epoxy Carbon UD (Uncured), and (65% long glass fibre) of Composite, epoxy, selected for their distinctive mechanical qualities and prospective applicability in prosthetics. The prosthetic arm's design was created with SolidWorks', and its structural performance was evaluated using ANSYS's Workbench under different loading situations. The research depends on tackling the important problem of balancing durability, weight, and strength in a 7-degree-of-freedom prosthetic arm modelling, a balance necessary for human convenience and efficiency. The key mechanical properties, including maximum von-mises stress, total deformation, strain energy equivalent elastic strain, and factor of safety of prosthetic arm, and comprehensive simulations evaluated each material. The findings indicated that although all three advanced materials display satisfactory performance, the Epoxy Carbon UD proved to be the optimal selection. This material displayed the optimal stiffness-to-weight ratio, which is also minimal deformation, and a greater safety factor, making it the most effective choice for the prosthetic arm. This study enhances prosthetic arm advancement by providing insights into choosing materials and optimizing designing. The research highlights the significance of employing sophisticated materials and modeling methodologies to develop prosthetic arm that perform structural requirements while improving the comprehensive experience for users. The thesis concludes with a recommendation for further research, encompassing the investigation of novel materials for composites, the incorporation of intelligent technologies, and the verification of the simulations outputs by physical form modelling
Benzer Tezler
- Modeling of the lateral load resistance of masonry infilled frames with innovative steel ties
Yenilikçi çelik bağlar içeren yığma dolgu duvarlı betonarme çerçevelerin yatay yük direncinin modellenmesi
MIRSALAR KAMARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. OĞUZ GÜNEŞ
- Kinetik cephe elemanlarının tasarım, üretim ve uygulama süreçlerinin incelenmesi ve endüstriyel tasarımın bu süreçlerdeki yeri
Investigation of the design, production and application processes of kinetic facade elements and relationship with industrial design
KEMAL NAKIP
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Endüstri Ürünleri Tasarımıİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEBNEM TİMUR
- Biyomimetik cephelerde gün ışığı kontrolü
Daylight control in biomimetic facades
BERFİN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
MimarlıkMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜMİT TURGAY ARPACIOĞLU
- A multi-objective optimisation model for responsive kinetic façades performance: KFOM
Duyarlı kinetik cephe performansı için çok amaçlı bir optimizasyon modeli: KFOM
FADI ALI MOHAMMAD SALAH
- Biyoatıklar ile Cu(II), Pb(II) VE Zn(II) gideriminde mekanokimyasal ön işlemin etkisi: Kinetik, termodinamik ve optimizasyon
The effect of mechanochemical pretreatment on biowastes for Cu(II), Pb(II) and Zn(II) removal: Kinetics, thermodynamics and optimization
ELİF CERRAHOĞLU KAÇAKGİL