LAPAROSKOPİK CERRAHİDE KULLANILMAK ÜZERE UZAK DÖNME MERKEZLİ BİR MEKANİZMANIN TASARIMI, İMALATI VE KONTROLÜ

Abstract

Otomasyon sistemleri ve robotların, insan işgücünün yerini almaya aday olduğu günümüz teknolojisi, nihai ürün kalitesini artırarak yaşam standartlarını yükselmeyi amaçlamaktadır. Bununla birlikte yazılım alanında kat edilen mesafe ile yapay zeka teknolojileri de günlük hayatta kullanım alanı bulmuş, robotik alanında gerçekleştirilen çalışmalarda kullanımı yaygınlaşmıştır. Robotlar, imalat sektöründe yaygın kullanılmakla birlikte işlem hassasiyeti ve tekrarlanabilme kabiliyetleri sayesinde farklı alanlarda da kendine yer bulmaktadır. Bu alanlardan biri olan medikal sektöründe robotik çözümlerin kullanımı yaygınlaşmaktadır. Başlarda daha iri ve sadece otomasyon odaklı gerçekleştirilen çözümler, günümüzde yerini performans/maliyet ve hızlı cevap odaklı daha kompakt ve kontrol hassasiyeti yüksek çözümlere bırakmaktadır. Bu çalışma, laparoskopik cerrahi alanında kullanılmak üzere tasarlanan, imal edilen ve bilgisayar destekli kontrolü gerçekleştirilen bir mekanizma hakkındadır. Mekanizma tasarlanırken, özellikle laparoskopik cerrahi alanında kullanılan robotlar incelenmiş ve iyileştirilebilecek yönleri araştırılmıştır. Çalışma sonucu ortaya çıkan bilgiler analiz edilerek özellikle dinamik yüklerin asgari olacağı şekilde ÖZGÜN bir tasarım gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan robotun prototip imalatı gerçekleştirilerek farklı kontrol yöntemleri uygulanmış ve robotun hareket kabiliyeti hem bilgisayar ortamında hem de gerçek zamanlı kontrol ile incelenmiştir. Çalışma sonucu elde edilen bulgular araştırmanın amaçları doğrultusunda, ele alınan literatür çalışmalarıyla ilişkilendirilmiş ve yorumlanmıştır. Tez çalışması sonucu robota uygulanan kontrol yöntemleri karşılaştırılmış ve kayan kipli kontrolün en doğru cevabı verdiği, en büyük yer değiştirme hatasının da PID kontrol sonucu 0.45 mm olarak gerçekleştiği görülmüştür.

Today's technology, where automation systems and robots are candidates to replace human labor, aims to increase living standards by improving the quality of the final product. In addition, with the developments in the software field, artificial intelligence technologies have found use in daily life and the use of artificial intelligence has become widespread in the studies carried out in the field of robotics. Robots are widely used in the manufacturing sector, and thanks to their process accuracy and high reproducibility, they are also used in different sectors. In the medical, which is one of these sectors, the use of robotic solutions is becoming widespread. Initially more bulky and automation-oriented solutions are now being replaced by more compact and highly controllable solutions with a focus on performance/cost and fast response. This study is about a mechanism designed, manufactured, and controlled for use in the field of laparoscopic surgery. When designing the mechanism, robots used especially in the field of laparoscopic surgery were examined and the aspects that could be improved were investigated. By analyzing the information obtained from the study, a novel design has been realized in such a way that, the dynamic loads are minimum. Prototype manufacturing of the designed robot was realized and different control methods were applied and the movements of the robot were examined both in the computer environment and with real-time control. The findings obtained from the study were discussed for the purposes of the study and were associated and interpreted in the literature. As a result of the thesis study, the control methods applied to the robot were compared and it was found that the sliding mode control has the most accurate control result and the biggest displacement error was 0.45 mm with PID control.