Search

The DEAR project (Dusty Environment Application Research) investigates the interaction between lunar regolith and surfaces and components relevant for lunar exploration. Based on the TUBS regolith simulant which is representative in chemistry, size and shape properties to Moon soils to study the regolith transport, adhesion and strategies for cleaning. The regolith simulant will be applied to thermal, structural, optical sensor, sealing and other astronautic systems, providing input for requirements, justification and verification. The key applications are split in human space flight regolith investigations, wrinkled surface with random movement and hardware surfaces, flat material defined movement. The paper provides an overview of the DEAR project including a discussion of the first results, in particular vibration, shock and micro-vibration on regolith bearing surfaces. The investigation shall enable better understand the regolith layers interaction and the release mechanism, as well as potential cross contamination and cleaning strategies. The research is complemented by simulation of the regolith motion as parameter surface plasma interactions. The project is funded and supported by the European Space Agency (ESA). DEAR specifically addresses the development and testing of lunar dust removal strategies on optics, mechanisms and human space flight hardware (e.g., space suits). As the Moons regolith is known to be highly abrasive, electrically chargeable, and potentially chemically reactive, lunar dust might reduce the performance of hardware, such as cameras, thermal control surfaces and solar cells. The dust can cause malfunction on seals for on/off mechanisms or space suits. Of particular interest are risk assessment, avoidance, and cleaning techniques such as the use of electric fields to remove lunar dust from surfaces. Representative dust (e.g., regolith analogues of interesting landing sites) will be used in a dedicated test setup to evaluate risks and effects of lunar dust. We describe designs and methods developed by the DEAR consortium to deal with the regolith-related issues, in particular an electrode design to deflect regolith particles, cleaning of astronautical systems with CO2, design of a robotic arm for the testing within the DEAR chamber, regolith removal via shock, and regolith interaction with cleanroom textiles

Robotics is an interdisciplinary field and there exist several well-known approaches to represent the dynamics model of a robot arm. The robot arm is an open kinematic chain of links connected through rotational and translational joints. In the general case, it is very difficult to obtain explicit expressions for the forces and the torques in the equations where the driving torques of the actuators produce desired motion of the gripper. The robot arm control depends significantly on the accuracy of the dynamic model. In the existing literature, the complexity of the dynamic model is reduced by linearization techniques or techniques like machine learning for the identification of unmodelled dynamics. This paper proposes a novel approach for deriving the equations of motion and the actuator torques of a robot arm with an arbitrary number of joints. The proposed approach for obtaining the dynamic model in closed form employs graph theory and the orthogonality principle, a powerful concept that serves as a generalization for the law of conservation of energy. The application of this approach is demonstrated using a 3D-printed planar robot arm with three degrees of freedom. Computer experiments for this robot are executed to validate the dynamic characteristics of the mathematical model of motion obtained by the application of the proposed approach. The results from the experiments are visualized and discussed in detail.

In this video I explain about Euler angles used in Robotics

Robot manipulators are getting more and more attention nowadays. This is due to their high precision and the speed they provide while executing their tasks. The desires for such high standards are increasing exponentially due to the extended workspace that manipulators provide. Therefore, a safe controller is needed to make it possible for the robot to work alongside people considering the safety precautions. These safety preconditions are widely spread, even when the needs for better human-friendly robots are rising. This thesis will introduce and explain a way to model a 6-axis robot by using its dynamical properties as well as the development of a joint space inverse dynamic controller. The controller will be tested in various different ways. Firstly by adding noise to the measured data. Then testing the robustness of the control model, while the simulated model includes properties different from those used for the controller itself. The different properties would for example be payloads and the inertia of the links. Thereafter, evaluating the precision of a followed path that is given by an operational space trajectory. The outcome of these experiments show promising results. The results show that the controller is able to manage a noise in both the joint angle and joint velocity. It also shows that an error in the payload data will give a small error in the joint angles, sequentially that gives an acceptable error for the end-effector in the operational space. Furthermore, the controller manages to keep the maximum errorin the joint angle low, while it is following a trajectory in the operational space.

V zaključnem delu obravnavamo integracijo cenovno dostopnega robotskega manipulatorja v delovni proces. Problem se nanaša na področje industrijske avtomatizacije in robotike. Namen dela je razviti celotno linijo za proizvodnjo drobnih lesenih izdelkov, ki temelji na robotskem manipulatorju. Slednjemu smo razvili prijemalo, ki obdelovanec prime in ga postavi na CNC rezkalnik, kjer se pritrdi s pomočjo pnevmatskega prijemala. Po končani obdelavi manipulator ponovno prime obdelovanec in ga postavi v skladišče za končane izdelke. Za večjo natančnost pri pozicioniranju manipulatorja smo na vrh orodja dodali kamero, celoten proces pa lahko spremljamo preko uporabniškega vmesnika, kjer tudi spreminjamo različne parametre. Ugotovili smo, da je uporabljeni manipulator možno vključiti v delovni proces, vendar pa je precej omejen glede dosega, natančnosti in teže, ki jo lahko prenese. This thesis focuses on integration of an affordable robotic manipulator into a work process. The problem reffers to the field of industrial automatization and robotics. The goal is to develop a line for production of small wooden products, based on a robotic manipulator. For the latter, we develoed a gripper, which grabs the piece and puts it onto a CNC router, where it is secured with a set of pneumatic cylinders. After the product is finished, manipulator grabs the piece again and puts it into the storage for finished products. For better accuracy when positioning, we added a camera to the end effector of the manipulator. For adjusting process parameters and supervising, we developed a user interface. In the end we came to a conclusion, that the particular manipulator can be used in a work process, but it has very limited performance in terms of accuracy and load it can carry.

Tema ovog diplomskog rada odnosi se na robotiku, njen razvitak te samu primjenu robotike u osnovnoškolskom obrazovanju. Na početku rada govori se o primjeni i razvoju robotike u svijetu i u Hrvatskoj. Dani su primjeri koji kronološki prate razvoj robotike. Informacijsko-komunikacijske tehnologije, kao bitna komponenta ovog rada, imaju posebno poglavlje u kojemu se opisuje uporaba IKT-a u obrazovanju te način na koji IKT predstavlja izazov tradicionalnom obrazovnom sistemu. Zatim slijede primjeri realizirane radionice iz robotike te natjecanja iz robotike za osnovnoškolce kao i primjer upotrebe robotike na Sveučilištu Jurja Dobrile u Puli. Nakon toga, opisuje se robotska ruka koja je korištena za izradu didaktičkih zadataka u diplomskom radu. Opisana je njena funkcionalnost i specifikacije. Didaktički su zadaci opisani tekstualno i vizualno radi što bolje percepcije čitatelja. U diplomskom radu iznesena je ideja za prvu didaktičku zbirku iz robotike u Hrvatskoj. Napravljen je prototip zadataka prilagođenih učenicima osnovne škole. Uzorci koji su korišteni za rješavanje zadataka napravljeni su pomoću 3D printera. Zadaci nude budućim generacijama osnovnoškolaca mogućnost za bolje razumijevanje napredne tehnologije i robotike, odnosno nude vrhunsku podlogu za budućnost. Takvo nastavno gradivo i takvi zadaci imaju velik utjecaj na razvoj kognitivnih sposobnosti kod učenika. Osnovnoškolska dob idealna je za razvoj vizualne percepcije, koncentracije, pažnje, logičkog razmišljanja, zaključivanja, aktivnog slušanja i sl. Gotovo nijedan predmet ne nudi ovakav spektar raznih mogućnosti za učenike te malo njih prati napredak suvremene tehnologije. The theme of this thesis is related to robotics, its development and the application of robotics in elementary education. At the beginning of the thesis it is said about the application and development of robotics in the World and in Croatia. There are examples that chronologically follows the development of robots. Information and Communication Technologies, as an essential component of this paper, have a special chapter describing the usage of ICT in education and how ICT represents a challenge to the traditional education system. Further, there are more examples which show on realized robotics workshops and robotics competition for elementary students as well as examples of robotic usage at the University of Juraj Dobrila in Pula. After that, the robot arm used to produce didactic tasks in this paper is described. Its functionality and specifications are described. Didactic tasks are described textually and visually for the best perception of the reader. In thesis was presented the idea for the first didactic robotics workbook in Croatia. A prototype of tasks tailored to elementary school students was created. Samples that were used to resolve tasks in the workbook were made using the 3D printer. Tasks offer future generations of elementary schoolers the ability of better understanding advanced technology and robotics. Such teaching materials and tasks have a great influence on the development of cognitive abilities on students. Primary school age is ideal for the development of visual perception, concentration, attention, logical thinking, conclusion, active listening, etc. Almost no subject in elementary school offers such a range of opportunities for the young learners and only a few follow the advances of modern technology. The author of this paperwork tries to point out this problem in elementary school and offers a solution for Croatian youth to be in step with the rest of the World.

Robotlar çalışmaları esnasında birçok kısıtla karşılaşır. Görevlerini başarıyla tamamlayabilmek için robotların bu kısıtların farkında olması gerekir. Bu tezde robotların etkin bir biçimde ortam kısıtlarını öğrenebilmesi için bir ilişkisel öğrenme yöntemi sunulmaktadır. Ayrıca, yöntemin gerçek dünya koşullarında uygulanabilmesi için gerekli bileşenleri içeren bir uyarlanır öğrenme mimarisi önerilmektedir.Robotların karşılaştığı kısıtlar çevreden, çalışma amaçlarından ya da robotun kendi yapısından kaynaklanıyor olabilir. Ortamın kısıtları nesnelerin uzamsal yerleşiminden, görevlerin gereksinimlerinden ya da robotun eylem yürütmesini etkileyen diğer dış faktörlerden kaynaklanabilir. Robotun kısıtları robot donanımının fiziksel özelliklerinden ya da robot yazılımlarının limitlerinden ötürü oluşabilir. Kısıtların ihlal edilmesi yürütülen eylemlerin istenmeyen şekilde sonuçlanmasına sebep olabilir. Güvenli ve verimli bir robot sistemi kendi içsel kısıtlarına ve ortam kısıtlarına dikkat etmelidir.Kısıt bilgisi tasarımcı tarafından robota yüklenebileceği gibi, robotun kendisi tarafından da öğrenilebilir. Kısıtların robotun kendi gözlemlerinden öğrenilmesi sistemin esnekliğini ve uyarlanırlığını artırır. Genel amaçlı robotlar birçok farklı ortamda çalışabilir, dolayısıyla mümkün olan bütün kısıtların önceden tespit edilmesi zordur. Ortamın ve görevin koşulları zamanla değişiklik gösterebilir, bu yüzden robotun kısıt bilgisinin güncellenmesi gerekebilir. Robotun kısıtları kendi gözlemlerinden öğrenmesi bu sorunlara çözüm oluşturabilir.Bu tezde önerilen öğrenme sistemi ortam kısıtlarının sembolik seviyede öğrenilmesini amaçlar. Yöntemin temelinde Tümevarımlı Mantık Programlama (TMP) vardır. TMP bilginin ifadesi için sembolik mantık kullanan bir makine öğrenmesi yöntemidir. Bilginin bu şekilde ifade edilmesi ilişkisel özniteliklerin kullanılmasını mümkün kılmaktadır. Sembolik mantık kullanmanın bir diğer yararı da verilen gözlemleri ve artalan bilgisini kullanarak yeni bilgiler çıkarsama yeteneğidir. Bu sayede, öğrenme yöntemine, alan uzmanı tarafından tespit edilen kuralların ve önceden elde edilmiş bilgilerin verilmesi mümkün olur. Sembolik mantık, robotikte planlama ve çıkarsama sistemlerinde de kullanıldığı için TMP ile öğrenilen kuralların kolayca bu sistemlere aktarılması mümkündür.Ancak TMP'nin sayısal kısıtları öğrenmek konusunda eksiklikleri vardır. Bu yüzden öğrenme yöntemi tembel değerlendirme ve kısıt çözme ile geliştirilmiştir. Sayısal kısıtların ilişkisel bilgi korunarak öğrenilmesi bir kısıt çözme problemi olarak modellenmektedir. Geliştirilen yöntem, eğer mümkünse, tutarsız bir hipotezdeki sayısal değişkenlerin tanım kümelerini kısıtlayarak doğru hipotezler üretir. Geliştirilen yöntem Tümevarımlı Mantık Programlama'nın ilişkisel öğrenme kabiliyeti ile Kısıt Mantık Programlama'nın (KMP) sayısal çıkarsama kabiliyetini bir araya getirmektedir. Sayısal kısıtlar bir kısıt çözücü kullanılarak belirlenir. TMP'nin hipotez üretimi sırasında, eğer bir hipotez sayısal bir değişkene sahipse, bir kısıt sağlama problemi (KSP) çözülür. Bu KSP çözülerek sayısal değişkenin tanım kümesi içerisindeki bir aralık tespit edilir. Bu aralıktaki değerler hipotezdeki sayısal değişkenin yerine koyulduğunda hipotez olumsuz örneklerin hiçbirini gerektirmez ve olumlu örneklerin en az birini gerektirir. Bulunan aralık mümkün olan en geniş aralık olmalıdır. Eğer böyle bir aralık varsa, değişkenin tanım kümesinin bu aralığa kısıtlanması hipotezi tutarlı hale getirir. Yöntemin gerçek dünya ortamında çalışan robotlarda kullanılması amaçlandığı için zorlu dünya koşullarına uygun hale getirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada ele alınan koşullar gürültülü bilgi ve kavram kaymasıdır. Gürültülü bilgi robotun donanımsal zaafiyetlerinden ve dünya ortamının stokastik olmasından kaynaklanır. Robot amaçlanan davranışları yanlış yürütebilir ya da robotun topladığı sensör verileri kusurlu olabilir. Bir diğer zorlu dünya koşulu olan kavram kayması, bir kavramı açıklayan hipotezlerin zamanla değişmesidir. Eski hipotezler geçersiz hale geldiğinde sistemin hata oranı artar. Kavram kaymasının sebebi, genellikle, kavramın aslında gözlemlenemeyen bir bağlamla ilişkili olmasıdır. Gözlemlenemeyen bağlam değiştiğinde, onunla ilişkili olan kavramın da değişmesine neden olur. Gözlem yoluyla bu değişim fark edilemediği için kavram kaymasının tespiti için özel yöntemler geliştirilmiştir. Hatalar hem gürültü hem de kavram kayması tarafından oluşabileceği için tespit yönteminin bu ikisini ayırt edebiliyor olması gerekmektedir. Öğrenme sistemini gerçek dünya zorluklarına dayanıklı hale getirmek için bir uyarlanır öğrenme mimarisi tasarlanmıştır. Bu mimari sembolik sayısal kısıt öğrenme yöntemini temel alacak şekilde geliştirilmiştir. Gürültü zorluğunun aşılabilmesi için öğrenme yöntemine bir gürültü filtreleyici eklenmiştir. Gürültünün filtrelenmesi için veri yoğunluğuna duyarlı ve genel amaçlı bir yöntem seçilmiştir. Gürültü filtreleme, kısıt çözücünün girdilerine uygulanır. Öngörücü bileşen, öğrenme yönteminin çıktısı olan hipotezleri, artalan bilgisini ve gözlemlenen dünya durumunu değerlendirerek tahminlerde bulunur. Doğrulayıcı bileşen, yapılan tahminleri gerçekleşen çıktı ile karşılaştırarak hataları takip eder. Kayma saptayıcı bileşen, doğrulayıcıdan gelen bilgileri değerlendirerek kavram kaymasını tespit eder. Bu çalışmada kullanılan tespit yöntemi, daha önce öğrenilmiş olan hipotezlerin tahmin etme hatasındaki değişmeleri takip ederek çalışır. Kavram kayması tespit edildiğinde, gözlem geçmişinden yeni bir eğitim kümesi oluşturarak öğreniciyi tetikler. Öğrenilen yeni hipotezler öngörücü tarafından gelecekteki çıkarsamalarda kullanılır.Sunulan sistemin etkinliği, gerçek dünya ortamında yapılmış robot deneyleri ve bilgisayar ortamında oluşturulmuş deneyler ile değerlendirilmiştir. Bilgisayar ortamında oluşturulan deneylerde temel öğrenme sisteminin tek ve çok boyutlu kısıtları öğrenebildiği doğrulanmıştır. Gerçek dünya deneylerinde bir robot kolunun nesneleri yanyana koyabileceği yakınlık kısıtı ve bir insansı robotun bir kasedeki malzemeleri dökerken dikkat etmesi gereken açı ve yükseklik kısıtları öğrenilmektedir. Deney sonuçları, yapılan geliştirmelerin öğrenicinin etkinliğini ve gürbüzlüğünü artırdığını göstermiştir. Önerilen sistemin gerçek dünya ortamında elde edilen gürültülü veriden öğrenebildiği ve kavram kaymasını yakalayarak öngörü performansını artırdığı doğrulanmıştır.Bu tezde, sembolik hipotezler ve sayısal kısıtları bir arada öğrenebilen bir öğrenme yöntemi ve bu yöntemin gerçek dünya koşullarına uyum gösterebilmesi için yapılan gürültü filtreleme ve kavram kaymasına uyarlanırlık geliştirmeleri sunulmaktadır. Gelecekte birçok farklı geliştirme seçeneği bulunan bu sistemin, ömür boyu robot öğrenmesi senaryolarında, robotların yüksek seviye öğrenme ve düşük seviye öğrenme sistemleri arasında geçiş sağlamasında faydalı olacağı düşünülmektedir. This thesis presents an adaptive learning system which can learn symbolic hypotheses representing numerical constraints using the observations of a robot. The system is based on a framework which deals with real-world conditions of noise and concept drift. Inductive Logic Programming (ILP) is used as the base learning method. ILP is a machine learning approach that uses first-order logic (FOL) for knowledge representation. FOL representation allows expressing relational features, which is not possible with attribute-based machine learning methods. Another advantage of using FOL is that it allows reasoning to derive facts from the given observations and background knowledge. FOL is also used in planning and reasoning systems, which makes the learned rules easily adaptable to these systems.The core learning method extends a well-known ILP system with a constraint solver and lazy evaluation. This extension deals with the limitation of ILP in learning numerical constraints. The extended learning method imposes constraints on the domains of the numerical variables in a hypothesis clause. If an appropriate constraint exists, addition of it transforms a previously inconsistent hypothesis into a useful one. Hence, the extended method combines the relational learning capability of Inductive Logic Programming and the numerical reasoning capability of Constraint Logic Programming.Finding appropriate constraints on the domains of variables is achieved using a constraint solver. During the ILP hypothesis generation, if a hypothesis contains a numerical variable, then a constraint satisfaction problem (CSP) is solved to find the largest interval in the domain of the variable, such that, when the values in this interval are substituted with this variable in the hypothesis, the hypothesis does not entail any of the negative examples but it entails at least one positive example. If such an interval exists, constraining the domain of this variable makes the hypothesis consistent.Since robot applications are targeted, learning symbolic numerical constraints should be robust under real-world conditions. The proposed system integrates a noise removal module to cope with uncertainties arising from the robot and its environment. Local outlier factor (LOF) method is used for noise removal since it does not require a prior cluster scheme and it takes densities into account. Noise removal is applied on the inputs of the constraint solver since it does not handle the noise itself. Another addition is a concept drift detector which makes the system adaptive to external and internal changes. A concept drift may render the previously learned hypotheses obsolete. Hence, the drift detection module continuously monitors the prediction success of the learned model, and requests the update of the learned hypotheses if necessary.The system is evaluated with robot experiments in the real-world and computer generated scenarios. The results of the experiments show that the enhancements increase the robustness and the effectiveness of the learner. It is observed that the presented system can learn from noisy data that is collected in the real-world environment, and it can improve the prediction performance by detecting concept drifts. The system is expected to be useful in lifelong learning scenarios and in compromising between low-level and high-level robot learning. 73

This study addresses the development of a novel intelligent robotic software system which can control a low-cost five DOF robotic arm and allows the robot to be able to play Tic-Tac-Toe, a simple board game. The paper first aims to introduce proposed software and then details the application developed, including image processing, and decision making steps. © 2013 ISAROB.

The majority of robotic arms used nowadays in Space are articulated 'joint-type' arms, adapted to dynamic purposes and especially manipulation. However, due to the rigidity of the different parts and the space occupied by the many actuators located on the arm itself, these arms occupy a large volume even when unused and their weight has to be taken very seriously into account when designing payloads. Although these arms are adapted for dynamic applications, these facts make them unfitted for remote inspection, such as inspecting the hole surface of a spacecraft for example, because they have a small reach and cannot be loaded easily on small spacecrafts. This is particularly the case for satellites and especially micro/nano satellites. In this paper, we present a new concept of device to answer these purposes and that we named 'Morphable Beam Device'. A beam is bended as it is deployed enabling us to produce various shapes. The flexibility of the arm makes it easy to store, and enables reaching distant targets of interest. We believe this kind of device can be a major step forward remote accessibility on small spacecrafts., 資料番号: AA0063481046

The majority of robotic arms used nowadays in Space are articulated 'joint-type' arms, adapted to dynamic purposes and especially manipulation. However, due to the rigidity of the different parts and the space occupied by the many actuators located on the arm itself, these arms occupy a large space even when unused and their weight has to be taken very seriously into account when designing payloads. To conduct remote inspection missions with micro nano satellites, an experimental device using a flexible beam was developed at the Tokyo Institute of Technology Laboratory for Space Systems (LSS) and called 'Morphable Beam Device' (MBD). A beam is bended as it is deployed enabling us to produce various shapes, the end-probe thus being able to reach distant targets of interest. The need for information feedback about the position and dynamic behavior of the MBD, combined with the vision requirements of such a mission, lead us to develop a Vision and positioning system for this MBD using Structure from Motion technologies. The first research and results regarding this visual and positioning system for a satellite mounted MBD are presented in this paper., 資料番号: AA0063481016

U radu je potrebno izvesti teleoperaciju robotske ruke Kinova Jaco pomoću 3D kamere. Potrebno je korisiti algoritam uočavanja i praćenja šake čije će se gibanje preslikati na upravljačke naredbe robotskoj ruci. Algoritme implementirati pod Robotskim operacijskim sustavom i funkcionalno provjeriti na robotskoj ruci Kinova Jaco. The work should be completed teleoperaciju robot arm cinemas Jaco using 3D cameras . It should be used in combination algorithm to detect and monitor whose hands will be mapped onto the motion control commands robotic arm . The algorithms implemented under robotic operating system and functional check on the robotic arm cinemas Jaco .

This paper deals with a robotics support of dexterous robot arms which is supposed to substitute for extravehicular activity (EVA) of astronauts. We focus substitutional supports for space exposed experiments, and we set up an experimental test-bed for evaluation experiment on ground. In this paper, we report results of evaluation experiments, for example, a small connector handling and harness tracking or chasing experiments., 資料番号: AA0049500075, レポート番号: JAXA-SP-06-006

Bu tez, çok robot parmaklı robot eli ile bir nesneyi kavramak için nesne üzerine doğru hareket ederkenki elin aldığı ön şekli ile kavrama anındaki şekli arasındaki sürekliliği tanımlamak için akışkan tabanlı yeni bir çerçeve önermektedir. Elin ön şeklinin nesne yüzeyine doğru kapanırken parmaklar tarafından yaratılan moment örüntüsü, nesne hareket yönelimine neden olur. Bu hareket yönelimleri, nesneyi belir bir görev ile kavramak için yaklaşırken, harekete başladığı durumdaki el şekli ile uyumlu olması gerekmektedir. Amacımız, elin nesneyi belirli bir amaç ile kavramak için nesneye yaklaşırkenki almış olduğu şekillerin, hareket boyunca sürekliliğini kaybetmeden, insan davranışlarına benzer bir şekilde moedellenmesidir.Momentum aktarımı fenomenin sürekliliği, akışkanların akışını inceleyen akışkanlar dinamiği teorisinden esinlenmiştir. Biz, öncelikle parmaklar tarafından akışkan ortamdaki parçacıklara, sonra bu parçacıklardan nesne üzerindeki parçacıklara aktarılan momentumu yaratmak için akışkan akışını modelleyen fiziksel denklemleri kendi problemimize adapte ettik. Serbest örgü yöntemi olan hesaplamalı akışkanlar dinamiği ve sonlu hacim yaklaşımı, akışkanlar akışı denklemlerini analiz etmekte kullanıldı. Parmaklar ve nesne katılaştırılmış akışkan parçacıkları ile modellendi. Bu parçacıklar aynı zamanda deforme edilebilir.Farklı el ön şekillerinin en uygun şekilde kavramaya başlamasının hesaplanması için, biz nesne üzerinde yaratılan moment dağılımlarına bağlı olarak ileri yönlü beslenen, yapay sinir ağı içeren, karar destek sistemi önerdik. Denetleyici belirtilen iki durumu ifade eder 1) durumu ve yönelimi belirli olan robot elin hangi el şekli ile nesneye doğru yaklaşsınki, nesneye verilmesi istenen hareket eğilimi istenilen yönde gerçekleşsin 2) daha önceden belirlenmiş el şekli ile hangi konum, yönelim ve el açıklığı ile yaklaşılmalı ki nesneye istenilen dönel hareket eğilimi verilebilsin. This dissertation propose a new fluidics based framework to determine a continuum between preshaping and grasping so as to appropriatelypreshape a multi-fingered robot hand for creating an optimalinitialization of grasp. The continuum of a hand preshape closing upon an object that creates an initial object motion tendency of the object based on the impact moment patterns generated from the fingers is presented. These motion tendencies should then be suitable for the proper initiation of the grasping task. The aim is motivated by human like behavior where we preshape andland on an object to initiate a certain grasping behavior withoutlosing the continuum during the `preshaping to grasping` phases.The continuity of momentum transfer phenomena is inspired by fluid dynamics that deals with fluid flow. We have adapted governing equations based on the physical principles of the fluid flow to generate momentum transfer from the robotic fingers, closing upon the object surface to fluid medium particles then from these fluid medium particles to the grasping object. Smoothed Particular Hydrodynamics (SPH) which is a mesh free particle method and finite volume approximation is used to analyze fluid flow equations. The fingers of the robotic hand and object are modeled by solidified fluid elements and also can be compliance.For evaluating the optimal grasp initialization of different hand preshape, we propose a decision support system consisting of artificial feed forward neural network based on the moment distribution on the object determines either : 1) given initial position and orientation of a robot hand, what preshape is suitable for generating a desired moment distribution on the surface of a given object in order to trigger a desired rotation in a desired direction when approaching with this preshaped hand or 2) given a predetermined hand preshape what initial position, orientation and hand aperture are suitable to generate a desired rotation upon approach and without causing the retroceeding of the object. 126

Günümüz bilgisayar teknolojisinin gelişmesi ile birlikte, insan makineetkileşimi artmıştır. İnsanların makinelerle olan ilişkisinde, ses komutu ile bir sistemin kontrol edilmesi, oldukça popüler uygulamalar arasında yer almaktadır.Bu tez çalışmasında, beş serbestlik dereceli, beş dönel ekleme ve bir uçişlevcisine sahip bir robot kolunun eklem hareketlerini ses ile kontrol edebilen bir sistemin oluşturulması amaçlanmıştır.Ses ile robotik kolun kontrolü aşamasında, öncelikle robot kolun kontrolündekullanılması düşünülen komutlar, EasyVr ses işleme kartı üzerinde tanımlanmıştır.Robot kolun kontrolünde EasyVr ses modülünde 17 adet komut tanımlanmıştır.EasyVr ses modülünde bir komut tanımlamak için, ses tanıma kartının bilgisayarortamındaki grafiksel ara yüz programı kullanılmıştır. Komutlar tanımlandıktansonra, kullanıcıdan alınan ses bilgisi ses tanıma kartında işlenmiş ve daha öncedentanımlanmış olan ses bilgisi ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda herhangibir eşleşme gerçekleşmiş ise bu bilgi ses tanıma kartı ve motor sürücü kartıarasındaki kontrolü sağlayan bir mikrodenetleyiciye gönderilmiştir. Mikrodenetleyicikendisine gelen bilgi doğrusunda robot kolun hareketi için gerekli olan açı bilgisini,servo motor sürücü kartına göndermiş ve robot kol istenilen hareketigerçekleştirmiştir. The interaction between human beings and machines has been increasing inconjuction with the development in computer technology. Controlling a system withVoice based commands is one of the most popular application in this area. In thisthesis the main goal is to build a system which is able to control an robotic armcomprised of six controllable axes with certain voice commands.The process of controlling the robotic arm starts with matching of sounds takenfrom the user and sounds which were processed in voice recognition card and weredefined by voice recognition card. After first process if there is a positive matching adata is sent to a microcontroller which provides a communication between voicerecognition module and servo motor drive card by the system. Finally themicrocontroller calculates the required angles by using the data provided by previousprocess and sends this data to the servo motor drive card in order to realize therobotic arm action. 94

ÖZETEKSEN KAÇIKLIĞI OLAN ENDÜSTRİYEL ROBOTLARIN TERS KİNEMATİK ÇÖZÜMÜNE YENİ BİR YAKLAŞIMBu tez çalışmasında 5 eksen ve bir uç işlevcisine sahip manipülatör (robot kol) tasarımı gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda yörünge analizi, ileri ve ters kinematik analizleri yapılarak manipülatörün bilgisayar ortamında kontrolü gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan manipülatör 150gr. taşıma kapasitesine sahiptir. Mekanik sistemin tasarımı yapılırken SolidWORKS programından yararlanılmıştır. Sistemde kullanılan servo motorlar hobi amaçlı kullanılan RC servo motorlardır. Motorların kontrol kartı hazır alınmış, güç katı ise kontrol kartına uygun olarak Proteus programında tasarlanmıştır. Tasarlanan manipülatöre ait matematiksel analizler için MATLAB programı kullanılmıştır. Ters kinematik analizi için kullanılan standart yöntemlerinin yanında bilgisayar ortamında algoritma geliştirilerek standart çözümlerin eksik kaldığı yönler giderilmiştir. Manipülatörü kontrol etmek içinse Visual Basic 6.0 programından yararlanılmıştır.Sistemin çalışması ise; Bilgisayarda yazılan program, kullanıcının manipülatöre yaptırmak istedikleri hareketleri kontrolcünün anlayacağı bilgilere çevirir. Kontrolcü kendine gelen bilgiyi motorların anlayacağı sinyallere dönüştürerek tasarlanan manipülatörün istenilen şekilde hareket etmesi sağlanır. Kontrol kartı aynı zamanda motorlara gönderilen bilgiyi program sayesinde bilgisayara geri göndererek motorların istenilen pozisyonda gidip gitmediği bilgisini bize verir. Bu bilgi sayesinde kapalı çevrim yapma imkânımız doğar. ABSTRACTA NEW APPROACH TO THE SOLUTION OF INVERSE KINEMATICS OF INDUSTRIAL ROBOTS WITH OFFSET WRISTIn this thesis a 5-axis manipulator (robotic arm), which is able to displace loads up to 150 gr., with one gripper has been designed. Trajectory analysis, reverse and forward kinematic analyses has been conducted to be able to control the manipulator in computer medium. SolidWORKS software has been used to design the mechanical system of the manipulator. Servo motors which are used in the work are RC type and normally are for hobby activities. Electronic control card for the motors has been bought from a supplier and the electronic power card has been designed accordingly using Proteus software. MATLAB software has been used for the mathematical analyses of the manipulator. Together with the traditional reverse kinematic analyses, by developing computer-based algorithms, shortcomings of traditional solutions have been compensated. Visual Basic 6.0 software has been used to control the manipulator.System works by translating user commands to the control card via developed software on the computer. Then the control card transforms the data it receives to the form which can be used by the motors of the system, at the end, leading to manipulator movements demanded by the user. The control card also receives info from the motors and conveys it to the computer software to enable the user to see if the motors were able to perform the moves demanded by the user. This kind of communication enables the system to work as a closed cycle one.

Bu çalışmanın temel amaçlarından biri robotların çevreleri ile kuvvet etkileşimlerinin sağlanmasıdır. Bu hedefin gerçekleştirilmesi amacı ile çeşitli kuvvet kontrol algoritmaları incelenmiş, bu algoritmalardan gerçekleştirilecek uygulamalara uygun olanlar seçilmiştir. Robotun uç elemanında oluşan kuvvetler robota bağlı bir kuvvet tork sensörü yardımı ile ölçülmektedir. Bu ölçümlerin en iyi şekilde alınması amacı ile robot uç elemanına bağlanan çeşitli tipler üzerinde denemeler yapılmış, uygulamarda kullanılabilecek en uygun tipler belirlenmiştir. Bu çalışmanın temel amaçlarından biri de robot hakkında temel bilgi sahibi bir kullanıcının bile rahat bir şekilde programlama yapabilmesini sağlayacak bir programlama arayüzü sağlanmasıdır. Bu ihtiyacın karşılanması amacı ile CAD verisi kullanılarak rota takibi konusundan yararlanılmıştır. Bunlara ek olarak, CAD verisi kullanılarak rota takibi ve kuvvet kontrolü uygulamaları birleştirilmiş ve kuvvet kontrolü ile CAD takibinin farklı eksenlerde eş zamanlı uygulanabilmesi sağlanmıştır. One of the main purposes of this study is to achieve force interaction of robot with its environment. In order to achieve this purpose, the force control algorithms that can be used are investigated and suitable control algorithms are chosen for applications. The forces that arise on robotic arm?s end-effector are measured using a force/torque sensor. In order to achieve measurements with good quality, several probes are investigated and suitable ones are chosen for desired applications. Another purpose of this study is to create an interface that even a programmer, who has no experience on robotics, can interact with robot very easily and fast while the program created handles the process on a perfect way. For this purpose, path following with reference to CAD data is investigated. Additionally, tracking the path defined in CAD files and force control applications are combined together. 163

Bu tez çalışması, kuvvet geri besleme mekanizmasına sahip, operatör tarafından kontrol edilebilen bir robotun tasarımı ve üretimini amaçlamaktadır. 5 serbestlik dereceli Master ve 4 serbestlik derecesine sahip Slave robot kolu tasarlanmıştır. Böyle bir kontrol için yüksek miktarlarda harcamalara ihtiyaç duyulduğundan yeni bir yöntem geliştirmek projenin ana amacı olmuştur. Bu alandaki çalışmalardan farklı olarak adım motorlar hareket mekanizması olarak kullanılmıştır. Motorların adım hareketleri yeni geliştiren algoritmanın temeli olarak alınmıştır. Pozisyon ve Kuvvet geribesleme kontrolü için Slave'den ölçülen açı değerleri Master koluna gönderilmiştir. Yeni tasarlanmış algoritma ile Slave kolundaki direnç kuvvetleri Master kolundan hissedilmiştir. This research work presents the design and the manufacture of a teleoperated mobile robot with force feedback mechanism. A 5 DOF ?Master? and a 4 DOF ?Slave? robot arm were designed. Due to high expenses are required to develop a system to control these kinds of mechanisms, designing an alternative method is the main goal of the project. Unlikely other applications on force feedback mechanisms, stepper motors are used as actuators. The step motion of the motors are taken as the basics of the new genarated algorithm. The measured angle values are sent from Slave to the Master robot arm for position and force feedback control. The resistive forces in slave arm can be sensed by the master arm with a new proposed algorithm. 119

Bu tezde endüstriyel üretim bantlarında; tutma, yerleştirme, parça değiştirme, kesme, şekil verme, yüzey kaplama, montaj ve kontrol gibi işleri hatasız ve hızlı bir şekilde yapan robot kolları üzerine bir araştırma yapılmış, araştırmalar doğrultusunda örnek bir üç eksenli robot kolu tasarımı gerçekleştirilmiştir. Robot kolu hareket planı üç eksenli kol için trigonometrik hesaplarla elde edilmiştir. Diğer robot kolu uygulamalarından farklı olarak açısal göstergelerin mekaniksel olarak tasarımı gerçekleştirilmiş, dışarıdan sağlanan omuz bölgesine ait açısal kontrol de hassasiyetle sağlanmıştır. Robot kolu hareketlerinin kontrolü 8051 mikrodenetleyicisinin assembly dilinde programlanması ile gerçekleştirilmiştir. Assembly dilinde yazılan program ile, robot kolu için tanımlanabilen iş planlamalarının hafızaya kayıt edilmesi sağlanmıştır.Anahtar Kelimeler: Robot Kolu, Adım Motor, 8051 Mikrodenetleyicisi, Açısal Kontrol. In this thesis, a research was carried out on robotic arms which flawlessly and rapidly completes tasks such as holding, placement, part replacement, cutting, shaping, wrapping, montage and control on assembly lines and in accordance with executed research a robotic arm with three-joints was designed. The movement plan of the robotic arm with three-joints was obtained via trigonometric calculations. Different from other robotic arm applications, mechanical design of angular indicators was prepared and angular control of the externally provided shoulder area was finely obtained. The control of the robotic arm was realized by programming a 8051 microprocessor in assembly language. With the written programme in assembly language for the defined working plans can be saved to memory.Keywords: Robotic Arm, Step Motors, 8051 Microprocessor, Angular Control 94