Search

Eklemeli imalatta parça boyut hataları temel problemler arasında yerini almaktadır. Cihaz pozisyon hatalarına, parça çekmesine ya da büzülmesine ve STL dosya hatalarına bağlı olarak ortaya çıkan parça boyut hataları üretkenliği olumsuz etkilemektedir. Genel olarak, her bir cihaz-malzeme-imalat parametresi-geometri kombinasyonuna göre parçalarda farklı boyut hataları meydana gelebilmektedir. Dolayısıyla bu hataların hesaplanması ve analiz edilmesi son kullanıcılar ve cihaz imalatçıları açısından büyük önem taşımaktadır. Bu kapsamda adı geçen çalışmada endüstriyel bir üç boyutlu yazıcı olan Zaxe Z1 cihazı ile ABS malzemeli parça imalatında parça boyut hataları araştırılmıştır. İlk olarak, farklı boyutlarda daire, kare ve eşkenar üçgen geometrilerini üzerinde barındıran bir test parçası tasarlanmıştır. Ardından, test parçalarının imalat tablasındaki konumuna göre ortaya çıkan hataları incelemek amacıyla imalat tablasının farklı bölgelerine toplam 5 adet test parçası konumlandırılarak imalatı gerçekleştirilmiştir. Üçüncü adımda, bu test parçaları üzerinde yer alan tüm test geometrileri koordinat ölçme makinesi ile taranarak iki boyutlu profilleri elde edilmiştir. Dördüncü adımda ise, geliştirilen en küçük kareler tabanlı geometri uydurma algoritması ile taranan profillere geometri uydurma yapılmıştır. Son olarak da, uydurulan ve tasarlanan geometriler arasındaki profil toleransı değerleri hesaplanmıştır. Sonuçlar analiz edildiğinde, profil tolerans değerlerinin imalat tablasındaki konuma ve geometriye bağlı olarak değişkenlik sergilediği görülmüştür ve imal edilen tüm geometriler tasarlanan boyutlarından daha küçüktür. Başka bir ifadeyle tüm geometriler çekmeye maruz kalmıştır. Genel olarak bakıldığında, geometri boyutu arttıkça profil tolerans değerlerinde artış söz konusudur. Tüm geometriler için ortalama profil tolerans değeri 0.1987 mm olarak hesaplanmıştır. Bu değerin yarısı, yani ≈+0.1 mm, kadar tarama yollarının kaydırılması ile daha hassas geometriler elde edilebilir.

İnsan alt uzuv eklemleri biyomekaniği literatür çalışmalarına göre ayak bileği kas-iskelet sistemi yürüme esnasında sürekli olarak eklem sertliğini değiştirmektedir. İnsan bileği ekleminin bu biyomekanik davranışından esinlenilerek, VS-AnkleExo (Variable Stiffness Ankle Exoskeleton) isimli değişken sertliğe sahip bir eyleyici ile tahrik edilen ayak bileği dış iskelet robot tasarımı ortaya koyulmuştur. Sertliği değiştirilebilir bir bilek eklemi tasarımı ile esnek, güvenli ve biyomimetik bir hareket kabiliyeti sağlamasına karşın dış etkiler altında kararlı ve hassas pozisyon takibinin zorluğu bu tür yumuşak eyleyicilerin en büyük problemidir. Bu makalede, VS-AnkleExo üzerinde geleneksel Oransal İntegral Türev (Proportional Derivative Integral – PID ) kontrol yönteminin ve bulanık mantık teorisinin farklı tiplerde kombine edilmesi ile oluşturulan karma kontrolcülerin pozisyon takip performansı ve dış bozuculara karşı duyarlılıkları deneysel olarak değerlendirilmiştir. VS-AnkleExo rehabilitasyon ve yürüme yardımı gibi uygulamalar için kullanılacaktır. Bu uygulamalarda ise genellikle pozisyon takibine dayanan tekrarlı hareket egzersizleri kullanılmaktadır. Bu kapsamda, çalışmada ilk olarak bozucu etkiler olmadan farklı referanslar için geleneksel PID, Bulanık PD, Bulanık PD+I, Bulanık PD+PID ve ZTS (Z, T ve S tip üyelik fonksiyonlu) Bulanık PD kontrolcülerin pozisyon takip performansı değerlendirilmiştir. Çalışmanın devamında ise, bozucu kuvvetler karşısında önerilen kontrolcülerin duyarlılığını test etmek için bozuculu basamak ve sinüs eğrisi cevap deneyleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen deney sonuçları, diğer kontrolcülere göre Bulanık PD+PID kontrolcünün pozisyon izleme hatalarını daha etkili azaltabildiğini ve dışarıdan uygulanan bozuculara karşı daha sağlam olduğunu göstermiştir. Ayrıca, pozisyon takibi deneyleri kapsamında, en başarılı olan Bulanık PD+PID kontrolcü kullanılarak, gerçek insana ait bilek eklemi pozisyon verileri ile bir deney daha gerçekleştirilmiş ve VS-AnkleExo robotun Bulanık PD+PID kontrolcü ile birlikte gerçek insan verilerine dayalı hareket egzersizleri çalışmalarında kullanılabileceği gösterilmiştir.

Son zamanlarda insan-dış iskelet robot etkileşim alanında umut verici ilerlemeler kaydedilmektedir. Tipik bir fiziksel kullanıcı-robot etkileşimi olarak, sağlıklı bir kullanıcının performansını arttırmak ya da fonksiyonları azalmış olan kullanıcılara yürüme desteği ve yürüme rehabilitasyonu sağlamak amacıyla dış iskelet robotlar geliştirilmiştir. Bu cihazlar performans arttırma çalışmalarında kullanıcılara herhangi bir engel çıkarmadan ya da onların hareketlerini sınırlamadan insan anatomisi ile uyumlu bir şekilde ve aralarında minimum etkileşim kuvveti oluşturarak şekilde hareket etmelidirler. Özellikle askeri uygulamalarda dış iskelet robotun sırtına yerleştirilmiş bir yükün robotun kendi ağırlığı ile birlikte kullanıcıya hissettirilmeden taşınması gerekmektedir. Bu bağlamda bu çalışmada daha önceden Geyer, (2010) tarafından oluşturulmuş 2 boyutlu bir insan modeli geliştirilerek insan-dış iskelet robot üzerinde etkileşim kuvvetlerini azaltma çalışması yapılmıştır. Çalışma kapsamında öncelikli 3 boyutlu bir insan modeli oluşturulmuştur. Bu insan modeli iki ayak, iki alt ekstremite ve bir gövdeden oluşan toplam beş zincirden meydana gelmektedir. Gerçek insan modeline en yakın sonuçlar elde edebilmek için kütlesi yaklaşık 66,75 kg ve boyu 190 cm olan erkek bir bireyin düz bir zeminde yürüme verileri alınmış ve 1 m/s hız ile yürütülmüştür. Geyer, (2010) tarafından oluşturulmuş 2 boyutlu insan modeli 3 boyutlu olarak geliştirildikten sonra, bir dış iskelet robot modeli elde edilmiştir. İnsan modeli üzerine bu dış iskelet model giydirilerek yeni bir insan-dış iskelet robot model yapısı oluşturulmuştur. İnsan-dış iskelet robot model üzerinde ilk önce herhangi bir kontrol olmadan yürüme çalışması gerçekleştirilmiştir. Daha sonra eklemler (aya bileği, diz ve kalça) için tanımlanan bir geri besleme kuvvet/tork kontrolü insan-dış iskelet robot model üzerine uygulanmış ve elde edilen sonuçlar kontrolsüz durum ile karşılaştırılmıştır., Recently, many promising advancements have been recorded in the field of human-exoskeleton robot interaction. As a typical physical user-robot interaction, exoskeleton robots have been developed to augment power of a healthy user or provide walking support and rehabilitation for paralyzed patient. These devices should provide flexible movement on human anatomy by using any obstacles or limiting their movement in terms of minimum interaction force law. Especially in military applications, a robotic robot placed on the back of an exoskeleton robot needs to be transported with its own weight without being felt by the user. In this study, based on a created 2D human model, which is inspired by Geyer (2010), a three dimensional (3D) human-exoskeleton robot is enhanced to drastically reduce interaction forces between them. For this purpose, the human model is created by consisting of two feet, two lower extremities and a trunk. In order to collect correct data from 3D human-exoskeleton robot model against human model, walking data of an individual male, a weight of 66.75 kg and a height of 1.90 cm, was run across a road at a speed of 1 m/s. After 2D human model created by Geyer has been developed as 3D, the exoskeleton robot model is covered on the human model and a new human-exoskeleton robot model is re-created. A walking exercise was carried out on the human-exoskeleton model without any control. Then, a defined feedback force control was applied on the human-exoskeleton model and the results are compared with uncontrolled state.