Alt Gövde Dış İskelet Robot
Araştırma
Giriş
Problem İfadesi
- Günümüzde aktif kullanılan düşük serbeslikli dış iskelet robotların geneli 3B dinamik yürüme desteğini yardımcı gereçler olmaksızın verememektedir.
- Kendi kendini aktif dengeleyebilme özelliği, yani özdengeleme, dış iskelet robot teknolojisine entegre edilmemiştir.
- Günümüzdeki sistemlerin geneli insanla fiziksel etkileşime uygun olmadığı düşünülen rijit eyleyicilerle tahrik edilmektedir. Bu duruma yanıt olarak geliştirilen seri elastik eyleyicilerin tork/kütle oranları ise henüz istenen seviyelerde değildir.
Kapsam
- 3B dinamik yürüme desteğini yardımcı gereçlere ihtiyaç duymaksızın verebilecek mekatronik donanım ve aktif eklem konfigürasyonuna sahip olma.
- 3B dinamik yürüme görevini özdengeleme özelliğiyle eş zamanlı yürütebilme
- Tork/kütle oranı muadillerinin üstünde olan seri elastik eyleyici üniteleriyle tahrik edilme
- İş Paketi 1:
-
Seri Elastik Eyleyicili Tahrik Ünitesinin Geliştirilmesi: Robotun eklemlerini tahrik etmek amacıyla gövdesiz-fırçasız bir elektrik motoru ve harmonik dişli ile bir burulma yayının (seri elastik eleman) bütünleştirilmesiyle oluşan, muadillerine kıyasla yüksek tork/kütle oranına sahip, kompakt bir eyleyici ünitesi düşünülmüştür. Bu iş paketi, bahse konu eyleyici ünitesinin donanım tasarımı, üretimi, kalibrasyonu, ilgili alt seviye kontrol algoritmalarının geliştirilmesi ve bütünleşik ünitenin deneysel geçerliliğinin sınanması görevlerini içerecektir.
- İş Paketi 2:
-
Dış İskeletin Mekatronik Donanım Bileşenlerinin Tasarımı ve Üretimi: Bu iş paketinde, insan alt gövdesinin biyomekanik yapısıyla uyumlu, 3B yürüme desteği sağlayabilecek eklem konfigürasyonuna sahip, link uzunlukları ayarlanabilir, gövde üzerine giyilebilen bir dış iskeletin mekanik tasarımı ve analizi, birinci iş pakedinde bahse konu eyleyici ünitesinin sisteme entegrasyonu, sensör, eyleyici ve ana bilgisayar üniteleri için gerekli elektronik kart tasarımı, ve tüm bu bileşenlerin sağlıklı bir bütünlük oluşturacak şekilde üretimi işleri gerçekleştirilecektir. Böylelikle robot ön deneysel çalışmalara hazır hale gelecektir.
- İş Paketi 3:
-
Hareket ve Özdengeleme Algoritmalarının Geliştirilmesi: İlk iki iş paketi sonucu donanımsal olarak hazır hale gelen robotun işlevsellik kazanabilmesi için gerekli hareket ve yörünge planlama algoritmaları bu iş pakedinde geliştirilecektir. Bunun yanı sıra, gerek yürüme ve çevre ile etkileşim esnasında oluşan, gerekse de beklenmeyen dış etkenler sonucu meydana gelen bozucu kuvvetlere karşı denge ve kararlılığı koruyan gerçek zamanlı geri beslemeli özdengeleme kontrolcüsü sentezlenecektir. Bütün bu hareket ve özdengeleme algoritmaları anlamlı bir bütünlük oluşturacak şekilde üst seviye kontrol bloğu olarak kurgulandırılacaktır.
- İş Paketi 4:
-
Bütünleşik Sistem Üzerinde Geçerlilik Sınaması: İlk üç paketi sonunda ardışıl olarak geliştirilen fiziki donanım ve yazılım öğelerinin bütünleştirilmesiyle deneysel çalışmalara hazır hale gelen tüm sistemin geçerliliği bu iş paketinde sınanacaktır. Deneyler kademeli olarak düzenlenecek, başlangıçta cansız ve pasif eklemli mankenlerle, akabinde sağlıklı ve yetişkin gönüllülerin katılımıyla gerçekleştirilecektir. Bu noktada, insan alt gövdesinin kas-tendon ve biyomekanik yapısını baz alan özemniyet ve fizyolojik uyum kriterleri geliştirilecek ve nicel değerlendirme yapmak mümkün olacaktır. Bu iş paketinde yürütücü deneylerin planlamasından ve koordinasyonundan sorumlu olacaktır.