Actuation system design of kinesthetic type haptic devices
Kinestetik tipindeki haptik cihazların eyleyici sistem tasarımı
- Tez No: 631147
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Robot sürücü, Robot actuator
- Yıl: 2024
- 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
Manyetoreolojik sıvı tabanlı (MR) frenler kinestetik tipindeki haptik cihazların eyleyici sistem tasarımında tercih edilmektedir. Fakat MR frenin giriş (akım) ve çıkışı (tork) arasında histeri ilişkisine sahip olması istenmeyen bir özelliktir. Bundan dolayı, MR frenin histeri davranışının modellenmesi için iki gelişmiş ve ileri seviye derin öğrenme yöntemleri kullanılmıştır. Ayrıca eğitim ve test sinyallerinin çeşitliliğini artırmak için ön bir veri işleme adımı önerilmiştir. MR frenin doğrusal olmayan davranışının bir sonucu olan ters histeri içinde bir model önerilmiş ve önerilen model deneysel olarak doğrulanmıştır. Düz ve ters histeri yöntemlerinin doğrulanmasından sonra, bir aktif eyleyici ve bir MR frenden oluşan bir hibrit eyleyici sistem (HES) sunulmuştur. MR frenin kapalı hal torku ve yavaş tepkiye sahip olması gibi diğer kısıtlamaları da incelendi ve bu kısıtlamalar HES tarafından çözüldü. MR frenin geçici rejim davranışı analiz edildi ve bu geçici rejim tepkisini taklit eden bir matematiksel model önerilmiştir. Önerilen matematiksel modelinin performansının geleneksel olarak kullanılan birinci dereceden transfer fonksiyonun performansına kıyasla daha iyi olduğu tespit edilmiştir. Daha sonra HES oluşturulup, aktif eyleyici hem sistemin tepkisini hızlandırmada hem de kapalı hal torkunu elimine etmede kullanılmıştır. Kapalı hal torku; 0.178 Nm'den 0.008 Nm'ye düşürülerek büyük ölçüde ortadan kaldırılmış olup sistemin dinamik aralığı ise 15 dB'den 42.4 dB'e artırılmıştır. Sistemin zaman sabiti sadece MR fren yerine HES kullanıldığında 69.6ms'den 4.4ms'ye geliştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Magnetorheological fluid-based (MR) brakes have been preferred in the design of an actuation system for a kinesthetic type of haptic device. However, having an input (current) output (torque) hysteresis relationship is an undesired property for MR Brake. Therefore, two deep learning methods are employed to model the hysteresis of MR Brake. Moreover, a data pre-processing step is proposed to increase the variety of input signals. A hysteresis compensation model approach to account for the nonlinear behavior of MR Brake is also proposed, and the model is experimentally validated. After the forward hysteresis and hysteresis compensation modeling validations, a hybrid actuation system (HAS) consisting of an active actuator and an MR Brake is presented. Another MR Brake's tradeoffs, namely off-state torque and slow response are investigated and resolved by HAS. The transient behavior of MR Brake is analyzed, and a mathematical model is proposed to mimic its transient response behavior. It was found that the performance of the proposed model is better than that of the conventionally used first-order transfer function. Then the HAS is constructed. The active actuator is used to compensate for the response's speed and eliminate MR Brake's off-state torque. The off-state torque is largely eliminated from 0.178 Nm to 0.008 Nm, the dynamic range is enlarged from 15 dB to 42.4 dB, and its time constant is improved from 69.6 ms to 4.4 ms when the HAS is used instead of just an MR brake.
Benzer Tezler
- Using an electronic gyroscope with real-time microcontroller; design and implementation of an impedance type kinesthetic interface with high pose, force and timing fidelity
Elektronik jiroskop ve gerçek zamanlı mikro kontrolcü kullanılarak, yüksek durum, kuvvet ve zamanlama doğruluğuna sahip empedans tipi kinestetik cihazın tasarımı ve gerçekleştirimi
SEYİT YİĞİT SIZLAYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA MERT ANKARALI
- Stability robustness and rendering fidelity trade-offs of haptic interfaces under admittance control
Admitans kontrolü altındaki dokunsal arayüzlerinin kararlılık gürbüzlüğü ve görünteleme doğruluğu arasındaki ödünleşimler
ÖMER BURAK ALADAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VOLKAN PATOĞLU
- Design and implementation of an electromagnetic actuation system for structural response control
Yapısal cevap kontrolü için bir elektromanyetik tahrik sisteminin tasarımı ve uygulanması
GÜRAY GENİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mekatronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ KIRAL
- Design of an actuation system for a haptic glove
Bir haptik eldiven için eyleyici sistem tasarımı
KAAN EROL KURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
- Design of hydraulic valveless control actuation system
Hidrolik valfsiz kontrol tahrik sistemi tasarımı
MEHMET CAN KARABULUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAİF TUNA BALKAN