Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: MUSTAFA DAĞDELEN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Mehmet İlteriş Sarıgeçili
Eş Danışman: Necdet Sinan Özbek
Özet:
Bu tez çalışmasında, CWRR adı verilen, iki serbestlik dereceli, pnömatik tahrikli bilek/önkol rehabilitasyon robotu kuvvet/tork etkileşimi kontrolüne uygun hale getirilecek şekilde modifiye edilmiştir. Bu amaçla CWRR robotunun mekanik ve kontrol ekipmanları yeniden tasarlanmış, üretimi gerçekleştirilmiş ve yenilenmiştir. Robotun kontrol performansını en üst düzeye çıkarmak için ekstra sensörler eklenmiştir. Modernizasyon sürecinin tamamlanmasının ardından yenilenen hassas pnömatik kontrol valflerinin akış modellemesi yapılmıştır. Oransal yön kontrol valflerinin literatürde sunulan mevcut akış modellerine uymadığı tespit edilmiş ve oransal yön kontrol valfleri için yeni ve etkili bir sıkıştırılabilir akış modeli önerilmiştir. Bir sonraki aşama olarak yenilenen pnömatik silindirlerin sürtünme kuvveti/torkunun belirlenmesine yönelik deneysel çalışmalar yapılmıştır. Bu noktada sürtünme parametresinin daha hızlı ve doğru tanımlanmasını sağlayacak sürtünme kuvveti/tork tanımlamasına yönelik yeni otomasyon algoritmaları tasarlanmış ve uygulanmıştır. Etkileşim halindeki insan kullanıcısının güvenliğini artırmak ve robotu daha uyumlu hale getirmek amacıyla, insanın hareket yönü isteğini tespit eden bir algoritma geliştirilmiş ve kontrolcü yapısına dahil edilmiştir. Daha sonra yürütülen çalışma sırasında hedef etkileşim torkunu başarılı bir şekilde takip edebilen bulanık mantık uyarlamalı PID kontrolcü yapısı tasarlanmıştır. Bu amaçla bulanık mantık kuralları doğru bir şekilde belirlenmiş, üyelik fonksiyonları ve bu fonksiyonların sınırları deneysel verilere ve uzmanın deneyimine göre belirlenmiştir. Önerilen robotun bozucu etkiler altında dahi doğru kontrol eylemleri gerçekleştirebilmesi için hem iç hem de dış bozucu etkileri reddedebilen algoritmalar geliştirilmiştir. Önerilen denetleyicinin üstün performansını göstermek için iki farklı denetleyici de robot üzerinde test edilmiştir. Bu kontrolörlerden biri üretici tarafından ve oransal yön kontrol valfine monte edilen Default kontrolcü, diğeri ise bu Default kontrolcüye seri bağlanacak şekilde tasarlanan geleneksel PID yapısıdır. Bu üç farklı kontrolcü yapısı, gerçek-zamanlı döngü-içinde-donanım ortamında, bozucu etkilerden serbest veya bozucu etkiler altındaki koşulların değerlendirildiği dört farklı senaryo altında test edilmiştir. Önerilen seri bulanık mantık tabanlı PID yapısının tüm senaryolarda emsallerine göre üstün kontrol performansı sergilediği yapılan testler ile doğrulanmıştır.