Controller design of a surgical robot with series-elastic-actuators
Seri-elastik-eyleyicili bir ameliyat robotunun kontrolcü tasarımı
- Tez No: 990980
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mekanik esneklik özelliği sayesinde darbeye karşı dayanımı arttırabilen, enerjinin güvenli bir biçimde depolanıp salınmasına imkan tanıyan, stabil kuvvet kontrolünü destekleyen ve çevresel zararı düşüren seri elastik eyleyiciler, insan-robot etkileşimi uygulamalarında sıklıkla kullanılmaktadır. Fakat onu kendiliğinden güvenli kılan bu özellikleri aynı zamanda bazı durumlarda çevre için bir riske de dönüştürebilir. Özellikle, ani temas kaybı elastik elemanda depolanan enerjinin serbest kalmasına ve serbest salınımların uyarılmasına yol açabilir. Bu tezde hedef, temas kaybından dolayı oluşan salınımların hızla sönümlenmesi ve sistemin temas kaybından önceki konumuna tekrar edilebilir bir biçimde geri getirilmesidir. Bu amaçla, viskoz sürtünmeli, iki ataletli spiral yaylı model tek serbestlik dereceli bir deney düzeneğinde kurulmuş ve konum hatasına integral etkisi eklenmiş bir Doğrusal Kuadratik Düzenleyici denetleyiciyle kontrol edilmiştir. Temas kaybı senaryosu bir servo fren ile simüle edilmiştir. Deneyler ve simülasyonlar denetleyicinin performansını doğrulamaktadır. Simülasyonlar Doğrusal Kuadratik Düzenleyici ağırlık matris seçimindeki avantajları ve dezavantajları göstermekte, kurulan deney düzeneğinde farklı başlangıç yay sapmalarında gerçekleştirilen ani temas kaybı deneyleri ise önerilen denetleyicinin performansını karşılaştırmalı olarak incelemektedir. Sonuçlar model tabanlı bir denetleyicinin temas kaybı sonrasında tekrarlanabilir bir biçimde salınımları sönümleyip sistemi eski pozisyonuna geri götürebildiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Series elastic actuators are widely used in human-robot interaction because their intrinsic compliance improves shock tolerance, enables safe energy storage and release, supports stable force control, and reduces environmental damage. However, the same property that makes the system inherently safe can also be the cause of damage to the environment. More specifically, sudden loss of contact can release stored energy in the elastic element and excite free oscillations. This thesis addresses post contact loss stabilization problem, quickly dissipating oscillations and returning the system to its pre contact-loss position in a safe manner. In this regard, a two-inertia torsional spring model with viscous friction is implemented on a single degree of freedom test rig and controlled by a Linear Quadratic Regulator controller with integral action on the position error. Contact loss is simulated by a servo brake. Hardware experiments and simulations validate the performance of the controller. Simulations show the trade-offs in Linear Quadratic Regulator weighting and the performance of the controller in damping and re-positioning. On the setup rig, sudden releases against the proposed controller across a range of initial deflections are compared. Taken together, the results show that a model-based controller can provide repeatable post contact loss behaviour.
Benzer Tezler
- Development and control of a parallel endoscopic surgical robot platform for beating heart procedures
Atan kalp prosedürleri için paralel endoskopik cerrahi robot platformunun geliştirilmesi ve kontrolü
ONUR ERSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. ÖZKAN BEBEK
- A refined methodology tor model-based FPGA hardware design: An example of quadrotor dynamical model implementation
Model tabanlı FPGA donanımı tasarımında iyileştirilmiş bir yöntem sistemi: Bir dört rotorlu için dinamik model gerçekleme örneği
SEZER MEMİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN YENİÇERİ
- Compliant control of a teleoperated endoscope robot
Uzaktan yönlendirilen bir endoskop robotunun uyumlu denetimi
OĞULCAN IŞITMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
- Compliant control of robotic co-workers in surgical applications
Cerrahi uygulamalardaki robotik eş-çalışanların uyumlu denetimi
ORHAN AYİT
Doktora
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
- Teleoperation system design of a robot assisted endoscopic pituitary surgery
Robot yardımlı endoskopik hipofiz ameliyatının teleoperasyon sistemi tasarımı
GİZEM ATEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE