Precise position control of mobile manipulators
Mobil manipulatörlerin hassas konumkontrolü
- Tez No: 972421
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EVREN SAMUR, DR. SİNAN ÖNCÜ, PROF. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Endüstriyel robotlar, Hareketli robotlar, Otonom robotlar, Industrial robots, Mobile robots, Autonomous robots
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mobil robotlar, lokomosyon kabiliyeti sayesinde yapısal olarak düzensiz ve dinamik ortamlarda görev icra edebilen robotik sistemler olarak işlev görür. Mobil manipülasyon görevlerindeki temel kontrol zorluğu, mobil taban ile manipülatör kol arasındaki hareket koordinasyonudur ve bu, basit kontrol mimarilerinin yetersiz kalma- sına neden olacak kadar karmaşıktır. Mecanum tekerleklerin kullanıldığı omnidirectional (çok yönlü) platformlar, yüksek manevra kabiliyetine sahip olmalarına rağmen, mekanik teker kaymaları nedeniyle konum ölçümlerinde ciddi belirsizlikler oluşturarak ek problemler getirir. Bu çalışma, istenen yol hatasının büyüklüğüne göre kontrol kazançlarını ayarlayan bir adaptif PID kontrol algoritması önermektedir. Dış sensörlere ihtiyaç duymadan gerçek zamanlı çalışabilen, mutlak konum ve duruş açısı ölçümü yapan bir sistem geliştirilmiş ve kapalı çevrimli konum takibine olanak sağlanmıştır. Çalışmada, Mecanum tekerlekli bir mobil taban ve 6 serbestlik dereceli endüstriyel bir robot koldan oluşan bir mobil manipülatör sistemi ile koordineli hareket gerçekleştirilmiştir. Üç farklı yol tipi (trapez, kare ve dairesel) ve dört farklı hız seviyesi (100–400 mm/s) hem simülasyon hem de fiziksel deneylerle değerlendirilmiştir. Adaptif kontrol tekniği, düşük hızlarda milimetre düzeyinde hassas yol takibi sağlamaktadır. Mobil taban ve manipülatörün eşzamanlı hareketine olanak tanıyan senkronize hareket yaklaşımı, görev süresini dur-kalk çalışmaya kıyasla %42.5 oranında azaltmaktadır. Araştırma, hata ölçümüne dayalı adaptif kazanç kontrolünün daha iyi sonuçlar verdiğini ve senkronize hareketin mobil manipülasyon performansını artırdığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Mobile robots function as robotic systems which enable movement through locomotion to execute tasks within unstructured and dynamic environments. The main control challenge of mobile manipulation tasks remains the motion coordination between the mobile base and the manipulator arm because of the complexity that makes simple control architectures impractical. The use of Mecanum wheels on omnidirectional platforms introduces additional challenges because their high maneuverability comes with mechanical wheel slippage which creates substantial uncertainty in position estimation. The proposed research implements an adaptive PID control algorithm that adjusts its control gains based on the size of the tracking error. The research developed an absolute positioning and orientation estimation system that functions in real-time without external sensors to enable closed-loop position tracking. A mobile manipulator system consisting of a mecanum-wheeled base and a 6-degree-of-freedom industrial robotic arm executed coordinated motion during the research. The evaluation of three trajectory types (trapezoidal, square, and circular) at four velocity levels from 100–400 mm/s was conducted through both simulated and physical experiments. The adaptive control technique achieves precise trajectory tracking at the millimeter level during low-speed operations. The synchronized motion approach which enables base and manipulator movement together reduces total task duration by 42.5% compared to stop-and-go execution. The research proves that adaptive gain control through error measurements delivers better results and demonstrates synchronized motion improves mobile manipulation performance.
Benzer Tezler
- Kontrollü lagrange yöntemleri ve uygulamaları
Controlled lagrangian methods and applications
HÜSEYİN ALPASLAN YILDIZ
Doktora
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN
- Eyleyici, sensör hatalarına ve parametre belirsizliklerine sahip mobil robotların uyarlamalı hata tolerans kontrolü
Adaptive fault tolerant control of mobile robots having actuator, sensor faults and unknown parameters
MUSTAFA AYYILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT TİLKİ
- Mobil hidrolik uygulamalarda kullanılan yön kontrol valflerinin doğrusal kontrolcü ile değişken sıcaklıklarda pozisyon kontrolü
Position control of directional control valves used in mobile hydraulic application with linear controller at variable temperatures
BURAK ALKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mekatronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYTAÇ GÖREN
- High performance position control of linear brushless DC motor
Fırçasız lineer doğru akım motorunun yüksek performanslı konum kontrolü
POORIA NOROUZI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Elektrohidrolik kontrollü mobil hidrolik yön denetim valfi tasarımı
The design of electrohydraulic control mobile hydraulic control valve
BURAK YERLİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. VEDAT TEMİZ