Search

Bu çalışmada günlük hayatta en sık kullanılan vücut bölümlerinin başında gelen üst uzuvlara ait omuz ve dirsek eklemlerindeki kuvvet ve tork değerlerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Denekten dik konumda iken masada duran belirli bir yükü alması kendisine yaklaştırması ve geri bırakması istenmiştir. Deneğin bu görevi yerine getirirken gerçekleştirdiği hareketler esnasında omuz ve dirseğinde meydana gelen eklem kuvvet ve torklarının belirlenebilmesi için Newton-Euler metodu kullanılarak dinamik bir model oluşturulmuştur. Eklemlere ait konum verilerinin ölçülmesinde giyilebilir hareket sensörleri kullanılmıştır. Bu sensörlerden alınan hareket verileri ile oluşturulan dinamik model kullanılarak eklemlerdeki tork ve bağ kuvveti değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen hesaplama sonuçları karşılaştırmalı olarak değerlendirilerek eklem kuvvet ve torklarının hangi durumlarda arttığı ve ne gibi tedbirlerle azaltılabileceği ortaya konulmuştur., In this study, it was aimed to determine the forces and torques acting on the shoulder and elbow joints of the upper limbs, which are the most commonly used body parts in daily life. The subject was asked to take a certain load on the table while standing upright, bring him closer to himself and leave it back. A dynamic model was created using the Newton-Euler method to determine the joint force and torque occurring in the shoulder and elbow during the movements performed by the selected subject while performing this task. Wearable motion sensors were used to measure the location data of the joints. The torque and link force values in the joints were calculated using the dynamic model created with the motion data received from these sensors. The calculation results obtained were evaluated comparatively and it was revealed in which cases the forces and torques acting on the joints increased and what measures could be reduced.

Bu tezde, viskoelastik yüzeylerin haptik olarak algılanması ve deformasyonu ele alınmıştır. Haptik temas parmak ile sanal bir yüzey arasında tanımlanmış ve lineer olmayan gerçekçi (deneysel olarak doğrulanmış) bir model geliştirilerek formüle edilmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde ilgili literatür ve teknoloji ortaya konulmuş olup tez çalışmasında kullanılacak olan haptik cihaz ve test ortamı tanıtılmıştır. Özgün geliştirme çalışmalarından ilki, parametrik yüzeylerin haptik uygulamalara yönelik diferansiyel kinematiğinin ortaya konmasını ve gerçekçi bir temas ve deformasyon modelinin tasarımını içermektedir. Bu kapsamda, kısıt tabanlı empedans tipi bir kontrolör vasıtası ile yüksek eğrilik yarıçaplı içbükey ve dışbükey bölgelere sahip bir yüzey üzerinde gerçekleştirilen test çalışmaları sunulmuştur. Bu testler, parmak ve viskoelastik yüzey arasındaki etkileşim için önerilen lineer olmayan (gerçekçi) algoritmanın oldukça başarılı bir şekilde çalıştığını göstermiştir. Takiben gerçeklik algısı kalitesinin arttırılması amacıyla yüzey üzerindeki harekete sürtünme etkisi ilave edilmesi konusuna girilmiştir. Mevcut literatürde var olan sürtünme modelleri arasından haptik etkileşime uygun olan LuGre formülasyonu çalışmaya adapte edilerek, daha gerçekçi haptik etkileşim ve algıya ulaşılmıştır. Ardından önerilen algoritmanın ve kontrolörün daha genel bir karakteristik kazanabilmesi ve her türlü yüzeyle birlikte kullanılabilmesini sağlamak amacıyla noktalar setinden oluşturulabilen yüzeyler ele alınmıştır. Bu genel durumda, öncelikle sürtünme dikkate alınmadan meshli bir yüzey ile parmak arasında tanımlanan lineer olmayan karakterdeki etkileşim için lokal temas ve deformasyon ele alınmıştır. Son olarak en genel durumun incelenebilmesi için, viskoelastik nesnelerin bir parmakla etkileşiminden haptik geribildirim oluşturulmasına, sürtünme etkileri de dahil edilerek özgün bir karaktere sahip olan algoritmanın geniş bir potansiyele ve kapsamlı uygulama alanlarına sahip olduğu gösterilmiştir. This thesis is concerned with the haptic perception and deformation of viscoelastic surfaces. Haptic contact is described between virtual surfaces and a human finger and formulated by a realistic (experimentally verified) nonlinear model. In the first section, present literature and technology are presented and the experimental set up together with the haptic device used in the tests are introduced. The first study in the thesis that contain original work is in the presentation of surface differential kinematics required for haptic rendering of parametric surfaces and in designing a realistic contact and deformation model. By means a constraint based impedance type controller used in this framework, experiments are conducted on a surface having both concave and convex regions. In these tests, the proposed nonlinear (realistic) algorithm for the finger and viscoelastic surface interactions are shown highly successful. In order to enhance the quality of haptic perception, inclusion of frictional effects along the surface motions is considered. Among the friction models in literature, LuGre model is adapted to the research and more realistic and successful results are thereby obtained. At that stage, in providing generalizability to proposed algorithm and the controller, surfaces developable from a net of point data are considered. For this comprehensive scenario, nonlinear frictionless interactions between the meshed surfaces with a finger is studied in terms of local contact and deformations. In the final stage, frictional effects are also included in illustrating the comprehensive nature and potential of proposed novel algorithm in haptic rendering of viscoelastic objects through fingers. 100

PARMAK HAREKETLER N TAK P EDENMEKATRON K B R S STEM ND ZAYNI VE GERÇEKLEŞT R LMESSezcan YILMAZÖZETBu çalışmayla operatörün parmak pozisyonunu temassız olarak takip edebilengerçek bir mekatronik sistem tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Parmak pozisyonundakideğişimler mikrokontrolör temelli halka şeklindeki bir sensör sistemi vasıtasıylabulunmakta ve alınan verilerle unipolar bir step motor vasıtasıyla sürülen bir serbestlikdereceli bir cihaz kontrol edilmektedir.Toplanan deneysel verilerden tasarlanan sistemin oldukça iyi sonuçlar verdiğigörülmektedir. Eldeki sistemin operatörün parmak hareketlerini maksimum 120mm/s'yeye kadar olan hızlarda başarılı bir şekilde takip edebildiği gösterilmiştir. DESIGN AND IMPLEMENTATIONOF A MECHATRONIC SYSTEMTRACKING HUMAN FINGER MOTIONSSezcan YILMAZSUMMARYThis work presents the design and implementation of a genuine mechatronicsystem enabling contact free tracking of an operator?s finger position. The variation infinger-position is detected by means of a micro-processor-based ring-shaped opticalsensing system and the obtained data is then used to actuate a one DOF device driven bya unipolar stepper motor. The radius of the ring is made larger than that of the finger andcollision of the finger with the ring is prevented by the controller forcing the devicefollow the motions of the finger.Experimental data collected is presented to illustrate the effectiveness of thedesigned system. It is shown that the current system is able to track the position of theoperator?s finger at the maximum speed of 120mm/s. 54