Hibrit montaj sistemlerinde insan-robot etkileşimi
Realization of human-robot collaboration in hybrid assembly systems
Yazar: MUSTAFA ÇOBAN
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN GELEN
Bursa Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Robotlar ve endüstriyel ürün teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte, insanlarla robotların etkileşimde bulunarak çalışmaları konusunda yapılan araştırma sayısı artış göstermiştir. Bu araştırmaların neticesinde, işbirlikçi robot olarak adlandırılan yeni nesil endüstriyel robotlar ortaya çıkmıştır. İnsanlar ve işbirlikçi robotlar, endüstriyel ortamlarda üretim, montaj, taşıma gibi görevleri güvenli biçimde yerine getirebilmektedir. Geleneksel endüstriyel robotlar, insanlardan uzak olacak şekilde çitlerle çevrili alanlarda çalışmaktadır. İşbirlikçi robotlar ise, insanlar ile aynı çalışma ortamında güvenli biçimde işlemlerini gerçekleştirirler. Bu şekilde zaman ve mekan tasarrufu sağlayarak verimliliği arttırırlar. Özellikle küçük ve orta ölçekli üretim işlemlerinde, işbirlikçi robotlar ile ürün kalitesinin arttırılması sağlanabilmektedir.
Tez kapsamında, altı serbestlik dereceli endüstriyel bir robotun, insanla etkileşimli olarak örnek endüstriyel ürünlerin montajını yapması sağlanmıştır. İnsan ve robot etkileşimi ile yapılan montaj işlemleri için ilk olarak, içerisinde kas sinyallerini algılayan sensörler bulunduran bir kol bandı ile insan kol hareketleri algılanmıştır. Algılanan kol hareketleri, Ethernet üzerinden robot denetleyicisine aktarılmıştır. İnsan ve robotun yapacağı görevler, robot özellikleri ve insan kabiliyeti dikkate alınarak paylaştırılmıştır. Bu görev paylaşımı, kol hareketleri ve montaj senaryosu dikkate alınarak robot kontrol algoritması oluşturulmuş ve kodlanmıştır. İnsanın ve robotun ortak çalışma alanındaki güvenliğinin sağlanması amacıyla, robot denetleyicisine güvenlik rölesi üzerinden güvenlik ışık bariyeri bağlanmıştır. Kullanılan ışık bariyeri, çalışma alanına girilip girilmediğinin algılanmasını sağlamaktadır. Yapılan uygulamalar sonucu, insan-robot işbirliğiyle endüstriyel ürünlerin başarılı olarak montajlandığı gözlenmiştir. Çalışmanın verimliliğini ölçmek için, insan ve robotun beraber yaptığı montaj işlemleri, robotun tek başına yaptığı montaj işlemleriyle karşılaştırılmış ve insan-robot etkileşimi ile yapılan işlemlerin daha hızlı ve daha verimli gerçekleştiği belirlenmiştir.

Abstract:
Together with improvements in robotics and industrial product technologies, the number of research conducted on interaction between humans and robots has increased. As a result of these research, a new generation of industrial robots, called collaborative robots, have emerged. Humans and collaborative robots can safely perform tasks such as production, assembly, transportation in industrial environments. Conventional industrial robots work in fenced areas, away from human beings. Collaborative robots operate safely in the same working area with humans. They increase efficiency by saving time and space in this way. Particularly in small and medium scale production processes, it is possible to increase the product quality with collaborative robots.
Within the scope of the thesis, a six degree-of-freedom industrial robot has been provided for the assembly of sample industrial products interacting with human beings. For the assembly process with human and robot interaction, firstly, human arm movements was perceived by using an armband containing sensors for detecting muscle signals. Detected arm movements were transferred to robot controller via ethernet. Tasks to be done by human beings and robots were shared by taking into consideration robot characteristics and human ability. By considering this task sharing, arm movements and assembly scenario, robot control algorithm was created and coded. A safety light curtain was connected to the robot controller via safety relay to ensure the safety of human and robot in the joint work area. The light curtain that was used detects whether or not the work area is entered. As a result of applications, in has been observed that industrial products have been successfully assembled by human-robot cooperation. In order to measure the efficiency of the work, the assembly operations performed by human-robot collaboration were compared with the assembly operations performed by robot alone. It has been determined that the operations performed by the human-robot interaction performed faster and more efficiently.