Motion platform design and analysis for human computer interactions
İnsan makina etkileşimi için hareket platformu tasarım ve analizi
- Tez No: 983253
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET ÖZKURT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, özellikle yaşlı ve engelli kullanıcılar için egzersiz bisikletiyle entegre edilen bir hareket platformunun tasarımını, analizini ve optimizasyonunu sunmaktadır. Çalışmanın amacı, bisikletin kontrollü hareketi, ayarlanabilir pedal direnci ve sanal gerçeklik (VR) entegrasyonu ile rehabilitasyon ve egzersiz süreçlerini desteklemektir. Platformun mekanik tasarımı yapılmış, prototip üretilmiş ve deneysel olarak doğrulanmıştır. Ön kısımda iki lineer aktüatör kullanılmış, arka kısımda ise salınımlı destek denge sağlamıştır. SolidWorks ortamında gerçekleştirilen Sonlu Elemanlar Analizi (FEA) kapsamında 1800 N'luk yük altında St 32 çeliğinde maksimum 30 MPa gerilme ve 7,6 emniyet katsayısı elde edilmiştir. Bu durum güvenli olmakla birlikte aşırı tasarıma işaret etmiştir. Daha verimli sonuç için SAE 1050 çeliği seçilmiş ve her bir aktüatöre 300 kg (~2943 N) yük uygulanarak yapılan analizde 2,78 emniyet katsayısı ve 1,994 mm deplasman elde edilmiştir. Yapısal performansı artırmak ve ağırlığı azaltmak amacıyla MATLAB ortamında Genetik Algoritma (GA) ve gradyan tabanlı yöntem (fmincon) kullanılarak optimizasyon yapılmıştır. Her iki yöntem de yaklaşık 0,28 kg'lık aktüatör kolu geometrisine yakınsamış ve FEA sonuçlarıyla tutarlılık göstermiştir. Ek olarak tam açık, tam kapalı ve roll senaryolarında yapılan analizler, St 32 çeliği için 25,5 MPa altında gerilme ve 9'un üzerinde emniyet katsayısı sağlamıştır. Sonuç olarak, tasarlanan hareket platformunun hem güvenlik hem de verimlilik kriterlerini karşıladığı görülmüştür. Optimizasyon ve simülasyonun birlikte kullanımı, hafif, güvenli ve etkili rehabilitasyon platformları için sistematik bir yaklaşım sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents the design, analysis, and optimization of a motion platform developed for Human–Computer Interaction (HCI) applications, specifically integrated with an exercise bicycle for elderly and disabled users. The system aims to provide immersive rehabilitation and exercise opportunities by allowing controlled bicycle motion, adjustable pedal resistance, and integration with virtual reality (VR) environments. The platform was designed, prototyped, and validated experimentally. Two linear actuators controlled the front motion, while rear oscillating support provided stability. Finite Element Analysis (FEA) in SolidWorks was conducted under a nominal 1800 N load, representing an 80 kg user and a 100 kg bicycle. Results for St 32 steel showed 30 MPa maximum stress with a factor of safety (FoS) of 7.6, indicating overdesign. To improve efficiency, SAE 1050 steel was selected. Under maximum actuator load (300 kg per actuator ~ 2943 N), the optimized design achieved FoS = 2.78 with 1.994 mm maximum displacement. Optimization studies in MATLAB applied both Genetic Algorithms (GA) and a gradient-based method (fmincon), targeting FoS ≥ 2.5. Both methods converged to nearly identical solutions, reducing actuator arm weight to 0.28 kg and aligning closely with FEA results. Additional analyses of extreme positions and rolling scenarios confirmed stresses below 25.5 MPa and FoS values above 9 for St 32 steel, validating reliability across static cases. In conclusion, the study demonstrates that the proposed platform achieves both structural safety and material efficiency. The combined optimization–simulation workflow offers a systematic approach for lightweight, safe, and effective rehabilitation platforms.
Benzer Tezler
- İnsan hareketi izleme teknolojilerinin karşılaştırmalı değerlendirmesi
Comparative assessment of human motion monitoring technologies
CEMAL FATİH KUYUCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN İNCE
- İnsan alt ekstremitesinin incelenmesi ve aktif dizüstü protezi tasarımı
The analysis of the human lower limb structure and the design of a new active above knee prosthesis
AKIN OĞUZ KAPTI
- Hipoterapi için kinematik analize dayalı 3 boyutlu modelleme ve simulasyon
3D modeling and simulation based on kinematic analysis for hippotherapy
BILLAL ADOUM OURADA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mühendislik BilimleriAfyon Kocatepe ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR FİDAN
- Elektrikli gemilerin şarj prosesi için yapay zekâ tabanlı yeni bir otonom kontrol sistemi
A novel AI-based autonomous control system for the charging process of electric ships
EMİN GÜNEY
Doktora
Türkçe
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CÜNEYT BAYILMIŞ
- Development of motion cueing algorithm for simulators
Simülatörler için hareket algı algoritması geliştirilmesi
ŞEMSETTİN NUMAN SÖZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Mekatronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VASFİ EMRE ÖMÜRLÜ