Optimum design and analysis of torsion spring used in series elastic actuators for rehabilitation robots
Rehabilitasyon robotları için seri elastik eyleyicilerde kullanılan burulma yayının optimum tasarımı ve analizi
- Tez No: 706058
- Danışmanlar: PROF. DR. HATİCE SEÇİL ARTEM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gelişen teknolojiyle birlikte robotik sistemler endüstriyel alanlardaki kullanımının yanı sıra insanlar ile birebir etkileşimin olduğu alanlarda da yer almaya başlamıştır. Robotik sistemlerin gündelik hayatımızda yer almaya başlaması ile insan-robot arasındaki güvenlik ve güvenilirlik kritik bir konu haline gelmiştir. Bu bağlamda, bahsi geçen robotik sistemler için motor çıkışı ve mekanik çıkış arasına seri konumlandırılmış bir elastik elemana sahip olan seri elastik eyleyici geliştirilmiştir. Bu tezde, alt ekstremite bozukluğu olan bireylerin fizik tedavisi sırasında diz ekleminin ekstansiyon ve fleksiyonunun desteklemesine yardımcı olan rehabilitasyon robotlarının döner seri elastik eyleyicileri için kritik parça olan burulma yayı ele alınmıştır. Öncelikle deney tasarımı ve sonlu elemanlar metodu ile analizler yapılarak modelleme için gerekli olan veriler üretilmiştir. Hafif, kompakt, dayanıklı ve direngen bir yay tasarım hedefi doğrultusunda, topolojisi belirlenen burulma yayının, hibrit bir yöntem olan Nöro-regresyon yaklaşımı ve çapraz doğruluma tekniği ile modellemesi yapılmıştır. Burulma yayının kütle ve von Mises gerilmesini minimize etme amacıyla, yayın kalınlığı ve esnek bacağın iç köşe yarıçapı tasarım değişkeni olarak alınıp çok amaçlı optimizasyon problemleri oluşturulmuştur. Burulma yayının tasarım ve optimizasyonu Differential Evolution, Nelder-Mead, Random Search ve Simulated Annealing algoritmaları yardımıyla yapılmıştır. Elde edilen optimizasyon sonuçları ile sonlu elemanlar metodu ve literatürdeki sonuçlar kıyaslanarak gerçekleştirilen çalışmada kullanılan modelin ve optimizasyon yöntemlerinin güvenilirliği ve uygulanabilir olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Along with the developing technology, robotic systems have started to take place in areas where there is one-to-one interaction with people, as well as their use in industrial areas. As the robotic system began to take place in daily life, safety and reliability between humans and robots have become a critical issue. In this context, a series elastic actuator has been developed for the aforementioned robotic systems, which has an elastic element placed in series between the motor output and the mechanical output. In this thesis, the torsion spring, as a critical part for the rotary series elastic actuators of rehabilitation robots, which helps support the extension and flexion of the knee joint during physical therapy of individuals with lower extremity disorders, is discussed. First of all, the data required for modeling was produced by making analyses with the design of experiment and finite element method. In line with the design goal of a light, compact, durable and stiff spring, the torsion spring whose topology was determined was modelled using a hybrid method: Neuro-regression approach and cross-validation technique. To minimize the mass and von Mises stress of the torsion spring, the thickness of the spring and the inner corner radius of the flexible leg are taken as the design variables and multi-objective optimization problems are created. The design and optimization of the torsion spring was done with the help of Differential Evolution, Nelder-Mead, Random Search and Simulated Annealing algorithms. By comparing the obtained optimization results with the finite element method and the results in the literature, it has been seen that the model and optimization methods used in the study are reliable and applicable.
Benzer Tezler
- İç nokta algoritması kullanılarak muharebe tankı süspansiyonunun çok amaç fonksiyonlu pareto optimizasyonu
Suspansion system optimization of a battle tank using multiobjective interior point algorithm
EMRE ERTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUGAN
- Ağır ticari çekici araçların ön süspansiyonunda kullanılan yaprak yay tasarımı
Design of front leaf spring in front suspension systems of heavy duty tractor vehicles
HASAN AY
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ
- Motorlu budama testeresi milinin bilgisayar üzerinde tasarımı ve analizi
Design and analysis of motor spring saw shaft on computer
MUHAMMED USTA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiGiresun ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ADATEPE
- Betonarme endüstri yapılarında beton kalitesinin boyutlara ve maliyetlere etkisi
The effects of concrete qualities on dimensions and costs of reinforced concrete members of industrial structures
CUMHUR KORKMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN EREN
- Sanal tarama ve çok boyutlu moleküler modelleme yöntemleri ile p53-MDM2 potansiyel inhibitörlerinin belirlenmesi
Identification of p53-MDM2 potential inhibitors with virtual screening and multidimensional molecular modeling methods
GÜLŞAH AYDIN
Doktora
Türkçe
2020
Biyofizikİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE YURTSEVER
PROF. DR. SERDAR DURDAĞI