Ayak bileği eklemi için bir dış iskelet robot tasarımı ve üretimi
Desıgn and manufacturıng of an exoskeleton robot for ankle joınt
Yazar: HASBİ KIZILHAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NECATİ ULUSOY
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında; ayak bileği sinir-kas iskelet sisteminin davranışından esinlenerek biyomimetik uyumlu sertliği değiştirilebilir bir ayak bileği dış iskelet robotunun tasarımı ve üretimi yapılmıştır.
Dış iskelet robotlar insan uzuvları ile etkileşim halinde bulunan, giyilebilir ve insan vücudu ile uyumlu elektromekanik yapılardır. Bu robotlar, yaşlı ya da yürüme bozuklukları olan kişilerde yardımcı uzuv, felçli kişilerde rehabilitasyon cihazı ve sağlıklı bireylerde güç arttırma aracı olarak kullanılmaktadır. Buradan anlaşılacağı gibi, dış iskelet robotları insanların yaşamlarını kolaylaştırmaktadır. 
İnsan uzuvları bulundukları eklemlerde sertlik ve sönümlemeyi sürekli değiştirerek kişilerin minimim enerji harcayarak esnek ve kararlı bir hareket yapmasını sağlamaktadır. Bu amaca yönelik olarak çeşitli sistemler, dış iskelet robotlarında kullanılmaktadır. Günümüzde hem sertliğin sürekli değiştirilmesi hem de enerji verimli olması amacı ile sertliği değiştirilebilir eyleyiciler bu robotlara dahil edilmektedir.
Bu çalışmada ortaya konulan tasarım literatürde var olan sertliği değiştirilebilir eyleyici tiplerinden iletim oranı ile düzenlenen eyleyici tasarımına dayanmaktadır. İletim oranı ile düzenlenen eyleyici tasarımlarında yay ile çıkış arasındaki iletim oranı değiştirilerek eyleyicinin sertliği ayarlanabilmekte ve bir ana motor ile de sistemin denge pozisyonu kontrol edilmektedir. Bu düzenlemede, denge noktasında yaya herhangi bir kuvvet uygulanmadığından dolayı sertliği değiştirmek için herhangi bir enerji gerekli değildir. Tasarımda sertliği değiştirmek için hareket kolu üzerindeki kuvvet uygulama noktasının pozisyonu Motor-2 (M2) tarafından kontrol edilirken, Motor-1 (M1) eyleyicinin denge konumunu ayarlamaktadır. Bu tasarım sertliğin hızlı bir şekilde ayarlanabilmesi özelliğinden dolayı biyomimetik olma özelliğine sahiptir.

Abstract:
In this thesis, a biomimetic variable stiffness exoskeleton ankle robot was designed and manufactured by inspiring neuro-muscular behaviour of the human ankle joint.
Exoskeleton robots are wearable electromechanical structures interacting with human limbs. These robots are used as assistive limb for elderley or disabled persons, rehabilitation device for paralyzed persons and power augmentation device for healthy persons. Hence, these facilitate the life of people. 
Human body neuro-muscular systems provide flexible and stable movement with minimum energy consumption by varing stiffness and damping of the human joints. Various systems can be employed to carry out these tasks in the exoskeleton robot designs. Nowadays, variable stiffness actuators are incorporated into these robots for the aim of both changing stiffness constantly and energy efficiency.
The design introduced in this study is based on the variable transmission ratio type actuator in the literature. The stiffness is adjusted by changing transmission ratio between the spring and output link on these mechanisms and the equilibrium position of the actuator is adjusted by a main motor. In this arrangement, as any force is not applied on the the spring in the equilibrium position, no energy is required to change the stiffness. In the proposed design, while Motor-1 (M1) controls the equilibrium point of actuator, Motor-2 (M2) adjusts the stiffness. Due to the ability of fast stiffness adjustment, the proposed design has the feature of biomimetic.