Medikal amaçlı haptik güdümlü empedans kuvvet kontrollü stewart platformunun geliştirilmesi ve kontrolü

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mekatronik Mühendisliği, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2012

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: SELÇUK KİZİR

Danışman: Zafer Bingül

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez kapsamında, robotik cerrahi alanında kullanılmak üzere 6 serbestlik dereceli haptik ve fare güdümlü, kuvvet-konum kontrollü Stewart Platformu (SP) geliştirilmiştir.Geliştirilen SP'nin ileri ve ters kinematiği, dinamik modeli ve Jakobiyen matrisi elde edilmiştir. Bu modellerin bilgisayar benzetimleri ve deneysel testleri yapılarak doğrulanmıştır. SP'nin konum ve yörünge kontrolü için gerekli denetim yapısı geliştirilerek çeşitli deneylerle desteklenmiştir. SP, basamak ve noktadan-noktaya yörünge girişlerine izin veren kullanıcı arayüzü, 6 serbestlik dereceli fare ve haptik aygıtı aracılığıyla yönlendirilebilmektedir. SP'nin konum ve yörünge kontrolü PID, akıllı PID ve kayma kipli denetim yöntemleri kullanılarak eklem uzayında gerçekleştirilmiştir. SP'nin denetim yapısı Simulink ortamında tasarlanarak gerçek zamanlı DSPACE DS1103 denetleyicisi ile kontrol edilmiştir. Deneysel sonuçlar incelendiğinde SP'nin 0.5 ?m hassasiyete kadar konum kontrolünün sağlandığı görülmüştür. Ayrıca, yörünge takibinde akıllı PID denetleyicisinin diğerlerine göre daha iyi cevap verdiği görülmüştür.SP'nin Kartezyen uzayında üç eksen kuvvet ve etkileşim kontrolü için yeni, basit ve efektif bir yöntem sunulmaktadır. Buna göre, robot kontrolü üç kısma ayrılabilir: serbest uzayda konum kontrolü, temas halinde empedans kontrolü ve kuvvet kontrolü. Robot konumu ile kuvvet arasındaki arzu edilen davranışın gösterilebilmesi için empedans filtresi tasarlanmıştır. Bu filtrenin kazancı bir bulanık PID denetleyici tarafından ayarlanmaktadır. Kuvvet kalıcı durum hatasının giderilebilmesi için akıllı bir integratör kullanılmıştır. Önerilen yöntem benzetim ortamında ve deneysel olarak yapılan birçok deneyle doğrulanmıştır. Benzetim ve deneysel sonuçlar incelendiğinde kuvvet denetiminin 1 N çözünürlüğünde 50 N'ye kadar başarılı şekilde gerçekleştirildiği görülmüştür.Geliştirilen SP sisteminin kullanılabileceği medikal uygulama alanları irdelenerek, ülkemizde beyin cerrahisinde uzun, yorucu ve karmaşık hipofiz bezi ameliyatlarında cerraha yardımcı olmak üzere robotun endoskop konumlayıcı ve tutucu olarak kullanımı ele alınmıştır. Geliştirilen SP sistemiyle kadavralar üzerinde gerçekleştirilen deneylerle SP'nin endoskopik transsfenoidal cerrahisinde kullanılabilirliği ispatlanmıştır. SP'nin bu cerrahide daha etkin kullanılabilmesi için çeşitli yerleşim planları önerilmiştir.