Biyomedikal-esnek robot el tasarımı, gerçeklemesi ve kontrollü

Son yıllarda robotiğin yeni bir alanı olan esnek robotlar birçok alanda karşımıza çıkmaktadır. Esnek robotların en önemli konuları esnek robotların tasarımları ve kontrolleridir. Bu çalışmada belirtilen zorlukların üstesinden gelmek için 13 farklı pnömatik sistemli esnek-parmak model Solidworks çizim programında tasarlanmıştır. Parmak tasarımlarının statik analizleri ise sonlu elemanlar yönteminin (FEM) kullanıldığı ANSYS paket programında gerçekleştirilmiştir. Parmaklara gönderilen basınçlı havanın miktarı ve tasarım parametreleri değiştirildiğinde parmaklarda meydana gelen gerinim, gerilme ve deformasyon değerlerinin nasıl etkilendiği incelenmiştir. Elde edilen statik analiz sonuçları yapay sinir ağında (YSA) eğitilerek matematiksel bir model oluşturulmuştur. Böylece YSA modeli ile gerinim, gerilim ve deformasyonlara ait tahmini sonuçlar elde edilmiştir. ANSYS'ten elde edilen gerçek sonuçlar ve YSA'nın tahmini sonuçları karşılaştırıldığında MSE, RMSE, MEA, R, NSE ve R2 hata değerleri sırasıyla: %0.07, %1.87, %2.14, %99.51, %97.67 ve %99.60 olarak hesaplanmıştır. Bu sonuçlar doğrultusunda en iyi model 2.model olarak belirlenmiştir. Ayrıca statik analizler sonucunda elde edilen deformasyon ve zaman parametreleri kullanılarak gerekli olan basınç değerinin tahminin belirlenmesi için YSA ve aşırı öğrenme makinesi (AÖM) modelleri oluşturulmuştur. Bu modellerin hata değerleri karşılaştırılmıştır. Basınç değer tahmini için YSA ve AÖM modellerindeki hata değerleri göz önüne alındığında en iyi tahminin 8.tasarımdan elde edildiği görülmüştür. Yapılan analizler sonucunda elde edilen veriler dikkate alınarak, deneysel 5 parmaklı bir esnek robot el tasarlanmıştır. Bu elin, başparmağı 6 kanal diğer parmaklar 11 kanal olarak yumuşak malzeme özelliğine sahip Dragon Skin-20 malzemesinden üretilmiştir. Esnek robot elin parmaklarındaki hava basınçlarının kontrol edilmesi ile değişken kalınlıktaki cisimlerin kavranması gerçekleştirilmiştir.