Please use this identifier to cite or link to this item:
https://hdl.handle.net/11147/15642
Title: | Robotların Esnekliği: Tasarım, Modelleme ve Kontrol Flexibility of Robots: Design, Modeling and Control |
Authors: | Görgülü, İbrahimcan | Advisors: | Dede, Mehmet İsmet Can | Keywords: | Makine Mühendisliği Mechanical Engineering |
Abstract: | Tüm malzemeler bir miktar esneklik sergiler. Sonuç olarak, herhangi bir malzemeden yapılmış bir robot manipülatörü bu yapısal esnekliği miras alır. Tipik olarak esnek robotların konumlandırma doğruluğu daha düşüktür. Bununla birlikte esneklik, kontrollü bir mekanik empedansa ve fiziksel insan-robot etkileşimlerinde artırılmış güvenliğe katkıda bulunduğundan avantajlı da olabilir. Temel zorluk esnek bir robotun giriş/çıkış performansını arttırmaktır. Bu performans büyük ölçüde üç temel bileşene dayanır: robotun mekanik yapısı, denetleyicisi ve denetleyici tarafından kullanılan matematiksel modelin doğruluğu. Bu bileşenlerde yapılan herhangi bir değişiklik veya ayarlama, genel giriş/çıkış performansını etkiler. Bu tez şu üç temel bileşeni kapsamaktadır: model, tasarım ve kontrol. İlk bölüm, çalışma sırasındaki titreşimleri tahmin etmek için aşırı kısıtlanmış bir paralel robot manipülatörünün direngenlik modelinin tasarlanmasına ayrılmıştır. İstenilen yörüngenin (veya girdinin) bu tahminlere göre ayarlanması, çıktı üzerindeki titreşim etkilerinin azaltılmasını mümkün kılar. İkinci kısım da istenilen mekanik empedans için esnek bir mafsal geliştirilir. Bu mafsal, küçük yükler altında esneklik göstermez, ancak etkileşim yükleri arttıkça yu\-mu\-şa\-yan davranışla esner. Mafsal, güvenli fiziksel insan-robot etkileşimlerini sağlarken robotun konumlandırma performansını düşük burulma seviyelerinde korur. Son olarak esnek robot için tasarlanan esnek mafsalı içeren bir denetleyici çerçevesi tasarlanmıştır. Kontrolcü, robotun mekanik durumları (sert ve esnek) arasında istikrarlı geçişler yapma ve istenen görevleri gerçekleştirme (yörünge izleme, istenen empedansı görüntüleme, kuvvet/konum izleme ve güvenliği sağlama) yeteneğine sahiptir. All of the materials exhibit some flexibility. Consequently, a robot manipulator constructed from any material inherits this structural flexibility. Typically, flexible robots have lower positioning accuracy. However, flexibility can also be advantageous, as it contributes to a controlled mechanical impedance and enhanced safety in physical human-robot interactions. The primary challenge is enhancing the input/output performance of a flexible robot. This performance largely relies on three key components: the robot's mechanical structure, its controller, and the accuracy of the mathematical model employed by the controller. Any alterations or adjustments made to these components impact the overall input/output performance. This dissertation encompasses these three key components: model, design, and control. The first section is dedicated to devising a stiffness model of an over-constrained parallel robot manipulator to estimate the vibrations during operation. Adjusting the desired trajectory (or input) based on these estimations makes it possible to mitigate the vibration effects on the output. The second part develops a flexible joint for the desired mechanical impedance. This joint exhibits no compliant deflection under small loads but deflects with a softening behavior as interaction loads increase. The joint maintains the robot's positioning performance at low torsion levels while ensuring safe physical human-robot interactions. Finally, a controller framework is designed for the flexible robot that contains the designed flexible joint. The controller is capable of stable transitions between the mechanical states of the robot (rigid and flexible) and achieving the desired tasks (trajectory tracking, displaying the desired impedance, force/position tracking, and ensuring safety). |
URI: | https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/undefined https://hdl.handle.net/11147/15642 |
Appears in Collections: | Phd Degree / Doktora |
Show full item record
CORE Recommender
Items in GCRIS Repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.