Path Planning for a surgical robotic arm using an upgraded RRT star algorithm
Geliştirilmiş RRT star algoritması kullanılarak cerrahi robot kolu için yol planlaması
- Tez No: 960234
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BESTE BAHÇECİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Bahçeşehir Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 60
Özet
Robot destekli cerrahi, anatomik yapıların karmaşıklığı içerisinde güvenli ve etkili bir şekilde gezinmeyi sağlamak için son derece güvenilir bir yörünge planlamasına ihtiyaç duyar. Gerçek zamanlı uyarlamalı yol planlama kapsamlı bir şekilde araştırılmış olsa da, cerrahi öncesi süreçlerde sağlam ve iyi tanımlanmış yörüngeler sunması açısından çevrimdışı yol planlama hâlâ vazgeçilmezdir. Günümüzde, belirli uygulama alanlarına ve hedeflenen sonuçlara göre uyarlanmış çok çeşitli yol planlama algoritmaları geliştirilmiştir. Bu algoritmalar arasında, Rapidly-exploring Random Tree (RRT) ve türevleri, tıbbi robotikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu algoritmalar, uzun hesaplama süreleri ve uygulanabilir olmayan ya da düzgün olmayan yollar üretmeleri gibi önemli kısıtlarla karşı karşıyadır. Bu çalışma, söz konusu eksiklikleri gidermek ve yörünge planlamasının genel etkinliğini artırmak amacıyla geliştirilmiş bir RRT* algoritması önermektedir. Önerilen yaklaşım, örnekleme stratejisini hedefe yönlendirerek planlama süresini azaltır. Ayrıca, anatomik çevrelerde sıkça karşılaşılan engellerin güvenli bir şekilde aşılmasını sağlamak üzere bir açıklık eşik mekanizması entegre edilmiştir. Yörünge kalitesini daha da artırmak için yöntem, B-spline enterpolasyonu ile birlikte bir dönüşüm matrisi kullanarak düzgün, kesintisiz ve sarsıntısız yollar üretir.
Özet (Çeviri)
Robot-assisted surgery demands reliable trajectory planning to safely and efficiently navigate the complexities of the anatomical environment. Although real-time adaptive path planning has been extensively explored, offline path planning remains indispensable for preoperative procedures, offering robust, well-defined trajectories before surgical execution. A broad spectrum of path planning algorithms has been developed, each tailored to specific application domains and desired outcomes. Among these, Rapidly exploring Random Tree (RRT) and its variants are widely utilised in medical robotics. However, they continue to suffer from significant limitations, such as extended computation time and the generation of unfeasible or non-smooth trajectories. This study introduces an upgraded version of RRT star (U-RRT*) designed to overcome these shortcomings and improve the overall effectiveness of path planning. The proposed approach optimises the sampling strategy by directing it towards the goal, thereby reducing computation time. Additionally, it integrates a clearance threshold mechanism to ensure safe navigation around anatomical obstacles. To further enhance path quality, the method employs B-spline interpolation in conjunction with a rotation matrix, resulting in smooth, continuous and Jerk-free trajectories. Although this study introduces an enhanced version inspired by the RRT* algorithm, the analysis focuses solely on RRT and RRT connect, as RRT* Algorithm is regarded here as a cost-optimised extension of RRT without introducing fundamentally distinct exploration behaviour. Therefore, its inclusion is deemed redundant for the scope and objective of this research
Benzer Tezler
- Path curve design for cancellation of singularities of two-degree-of-freedom planar parallel robots
İki serbestlik dereceli düzlemsel paralel robotların tekilliklerinin kaldırılması için yol eğrisi tasarımı
SİNAN YALÇIN ÖNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZDEMİR
- Force control of Stäubli RX-160 manipulator
Stäubli RX-160 manipülatörünün kuvvet kontrolü
SERHAT AKBAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Beyin tümörü ameliyatlarında beyin mr görüntülerinin derin öğrenme modelleri ve us görüntülerinden faydalanarak yeniden üretilmesi
Estimating the shape of the removed tumor for detection of residual area in brain tumor surgeries and generating mri images with deep learning
AYŞE GÜL EKER
Doktora
Türkçe
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKocaeli ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVCİHAN DURU
DOÇ. DR. TOLGA TURAN DÜNDAR
- Spinal tümör tanısıyla opere edilen 96 hastanın preoperatif mrg tanılarıyla postoperatif histopatolojik tanılarının korelasyonu
Correlation of postoperative histopathological diagnosis and preoperative mri diagnosis of 96 patients operated with spinal tumor
MURAD ASİLTÜRK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1998
NöroşirürjiSağlık Bilimleri ÜniversitesiBeyin ve Sinir Cerrahisi Ana Bilim Dalı
DR. HALİL TOPLAMAOĞLU
- Path planning for mobile robots
Mobil robotlar için yörünge planlaması
MÜRSEL DAĞDEVİREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldız Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEREF NACİ ENGİN