Esnek yüzeyli optik kuvvet sensörlü robotik tutucu tasarımı ve kontrol analizleri
Design and control evaluation of a robotic gripper equipped with a soft surface and optical force sensor
- Tez No: 972932
- Danışmanlar: DOÇ. CLAUDIA FERNANDA YAŞAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Mekatronik Mühendisliği, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Engineering Sciences, Mechatronics Engineering, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Robot sistemleri, endüstri, sağlık ve hizmet sektörlerinde giderek artan bir kullanım alanına sahiptir. Bu sistemlerde çevreyle etkileşimi sağlayan en önemli bileşenler tutuculardır. Tutucuların nesneleri kavrama, taşıma ve manipüle etme başarımı, robotun genel performansını doğrudan etkilemektedir. Geleneksel sert tutucular hassas veya kırılgan nesnelerde yetersiz kalırken, esnek robotik tutucular düzensiz şekilli ve hassas nesnelerde daha güvenli ve uyumlu bir çözüm sunmaktadır. Bu tezde, optik kuvvet sensörüyle entegre edilmiş bir robotik parmak tutucu tasarımı, mekanik yapısı, modellenmesi ve kontrolü ele alınmıştır. Tasarlanan tutucu; silikon malzemeden üretilmiş esnek parmak uçları, kızılötesi LED ve fotodiyot içeren özel bir sensör barındırmaktadır. Bu yapı, hem yumuşak teması hem de kuvvetin hassas ölçümünü mümkün kılmaktadır. Tutucu uçları, özel bir kalıplama yöntemiyle yarım küre biçiminde üretilmiş ve CNC tabanlı sistem kullanılarak kalibre edilmiştir. Böylece deformasyon ile kuvvet arasındaki ilişki doğru şekilde modellenmiş ve fotodiyot çıkışıyla ilişkilendirilmiştir. Elde edilen model, kontrol sistemine geri besleme sağlamak amacıyla simülasyon ortamına entegre edilmiştir. Servo motor MATLAB/Simulink ortamında sistem tanımlama (system identification) yöntemiyle modellenmiş, tutucu ise SolidWorks'te tasarlanıp Simscape'e aktarılmıştır. Daha sonra servo motor modeli, mekanik tutucu modeliyle entegre edilmiş ve bu birleşik yapı lineerleştirilerek sistemin transfer fonksiyonu elde edilmiştir. Bu modele dayanarak iki kontrol döngüsü geliştirilmiştir: pozisyon kontrolü ve kuvvet kontrolü. Sistem nesneyle teması algıladığında kaba konumlamadan ince kuvvet ayarına geçerek hassas ve dengeli tutma sağlamaktadır. Simülasyon sonuçları, geliştirilen kontrol yapısının kararlı ve hassas kuvvet kontrolü sağladığını ve yumuşak robotik uygulamalar için uygun olduğunu göstermiştir. Bu çalışma, gerçek sensör prototipine dayanan bütünleşik bir tasarım, modelleme ve kontrol yaklaşımı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Robotic systems are now a familiar part of manufacturing, healthcare, and service industries. They are used because they can complete complex tasks with speed and consistency. Yet much of their performance depends on how they physically interact with the environment. The gripper is the main tool for this job. It is the part that actually grasps, moves, and manipulates objects. Conventional rigid grippers often struggle when the objects are fragile or irregular. Soft robotic grippers, on the other hand, can adapt to the surface of the object and apply forces in a gentler way, which reduces the risk of damage. In this thesis, we focus on the design and control of a robotic finger gripper that includes an optical force sensor. The gripper has silicone fingertips and an optical sensing part made from infrared emitters and photodiodes. This combination allows compliant contact while also giving sensitive force measurements. The silicone parts were produced with a molding process, and calibration was carried out using a CNC test rig together with a load cell. This made it possible to capture how force, deformation, and sensor output are related and used inside the control model. The servo motor driving the gripper was identified experimentally in MATLAB Simulink. That model was joined with the mechanical design of the gripper, which had been created in SolidWorks and imported into Simscape. After linearization, a transfer function was obtained. With this model, position and force controllers were designed. Once contact with an object is detected, the system shifts from rough positioning to fine force control, resulting in stable gripping. Simulation studies under different conditions showed reliable performance and suggest that the proposed design is well suited for soft robotic applications where safe handling is required.
Benzer Tezler
- Road surface micro and macro texture influence on skid resistance
Yol yüzeyi mikro ve makrodokusunun kayma direncine etkisi
MURAT ERGÜN
Doktora
İngilizce
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE AĞAR
- Fabrication and characterization of nanomaterial based thin film transistor and adaptability to display technologies
Nanomalzeme tabanlı ince film transistörün üretimi ve karakterizasyonu ve ekran teknolojilerine uyarlanabilirliği
ÇAĞLAR ÖZER
Doktora
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET FARUK EBEOĞLUGİL
- Kendiliğinden biriken tek tabaka (SAM) tekniğinin organik alan etkili transistörlerin performansı üzerine etkisi
The effect of self assembled monolayer (SAM) technique on the performance of organic field effect transistors
TUĞBAHAN YILMAZ ALIÇ
Doktora
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT KUŞ
- Fabrication of SWCNT/AgNW/PEDOT: PSS nanocomposite transparent conductive films
Karbon nanotüp/gümüş nanotel/PEDOT: PSS nanokompozitlerden transparan ve iletken ince filmlerin üretilmesi
SERRA MELEK AKYÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ