Mikro-robot kolu dizaynı, üretimi ve görsel geri besleme ile temassız manipülasyonu
Design/implementation of a micro robotic arm and non-contact manipulation wi̇th visual servoing
Yazar: AYŞE İLGİNOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN ÜVET
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Son zamanlarda kablosuz ve milimetre seviyesinden daha hassas manevra edilebilen, umut vadeden mikro ve nano cihazlar üretilmektedir. Bu cihazlar çok küçük ve kontrolsüz olduklarından akışkan sistemler içerisinde mikro objeler üzerinde işlem yapmaya olanak sağlamaktadır. Ayrıca yüksek hızlarda çalışıp, kısa zamanda pek çok işlem yükünü kaldırabilmekte ve böylece birçok alanda yararlı bir şekilde kullanılabilmektedirler. Bu alandaki potansiyel uygulamalara bakılırsa, mikro-mekanik bileşenler ile bütünleşik sistemler oluşturan ve mikro objeler üzerinde çalışan mikro-robotların kullanıldığı görülür.
Bu tez çalışmasında sağlık sektöründe sıkça kullanılan mikro robot kolların üzerine alternatif bir yöntem geliştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Dizayn-simülasyon, üretim ve deney düzeneği olarak 3 farklı aşaması olan bu çalışmada sonuç olarak 2 farklı deney düzeneği kurulmuş ve elde edilen sonuçları karşılaştırma imkanı bulunmuştur. Çalışmamızda literatürde ilk kez sıvıda kaldırma kuvveti ile levitasyon tekniği kullanılarak bir mikro robot kolunun hareketi üzerine çalışmalar yapılmıştır. Böylece sıvı dolu bir kap içerisindeki mikro robot kolunun yüzeyle etkileşimi kesilerek sürtünme en aza indirilebilmiştir. Çalışmamda ayrıca robot kolunun çeşitli geri besleme yöntemleri ile yüksek hassasiyette hareket kontrolü araştırılmıştır. Geliştirilen ve geliştirilmekte olan geri besleme algoritmaları ile mikroakışkan-çip içeresinde tam sistem otomasyonu sağlanması hedeflenmektedir. Mevcut kontrolcü geliştirilerek ve farklı kontrol yöntemleri kullanarak daha iyi sonuçların alınması gelecek çalışmalar arasında yer almaktadır.

Abstract:
Recently, promising developments on untethered micro and nano devices that can maneuver with submillimeter accuracy have been accomplished. Since these devices are very small and uncontrolled, they allow manipulation of micro objects within fluidic systems. They can also operate at high speeds and tolerate a high throughput of operations. Micro robots that constitute an integrated system with micro-mechanical components and manipulate micro objects are often utilized at the potential applications in this area.
In this study, an alternative method for the manipulation of micro robots that are used frequently in healthcare industry has been developed. As a result of this study, which is divided into the sections of design-simulation, fabrication and experimental setup, two final experimental setups are built and compared. For the first time, manipulation of micro robots by levitating the robot inside a fluidic environment is investigated. Thus, by levitating a micro robot in a fluid chamber the friction force on the micro robot is minimized. I this study, I have also investigated the high accuracy control of micro robots by means of various feedback methods. Through the constructed feedback algorithms, development of a fully automated system inside a microfluidic-chip is aimed. Obtaining better results by improving these feedback algorithms and using different control methods are among the projected future studies.