Bu projenin amacı dünya çapında söz sahibi olmuş gerinim pulu temelli altı eksenli kuvvet/moment algılayıcı üreticilerinin ürettiği kaliteye ve kullanım standartlarına sahip bir algılayıcının ülkemizde araştırma ve geliştirmesinin gerçekleştirilmesidir. Bu algılayıcı Endüstri 4 uygulamalarında ve robotik sanayide bulunan küresel ve işbirlikçi robotlarda yaygın olarak kullanılmaktadır fakat ülkemizde yerli olarak tasarımı ya da imalatı bulunmamaktadır. Kuvvet ölçümü yapabilen algılayıcıların diğer bir adı ise yük hücresidir. Ülkemizde son yıllarda olan gelişmelere bağlı olarak tek eksenli yük hücresi tasarımı ve imalatı gerçekleştirilmeye başlanmıştır ve bu algılayıcıların (sensörlerin) tasarımı çoğunlukla tek eksen ve statik ağırlık ölçümü için yapılmaktadır. Robotik, medikal ve savunma sanayi sektöründe ise iki (2) ve daha fazla eksenlerdeki statik ve dinamik kuvvetlerin ölçülmesi ile ilgili uygulamalar bulunmaktadır ve kullanım ağırlıkları Endüstri 4 uygulamalarına bağlı olarak artmaktadır. Bu alanlarda kullanım yönünde ülkemizde araştırması yapılan ve geliştirilebilen çok eksenli kuvvet ölçer bulunmadığı görülmektedir. Bu alanda örnek teşkil edecek bu proje ile birlikte algılayıcı teknolojileri, sensör tasarımı ve imalatı için gerekli nitelikli mühendislerin proje boyunca yetiştirilmesi yüksek lisans ve doktora tezleri vasıtası ile sağlanacaktır.

Kapasitif algılayıcılar aynı anda birden fazla kuvveti ve momenti ölçebilen algılayıcılardır. Altı eksenli kapasitif algılayıcı ile çalışma uzayındaki tüm kuvvet ve moment bileşenleri ölçülebilir. Medikal robotik uygulamalarda ise her zaman tüm kuvvet ve moment bileşenlerinin ölçümü gerekmemektedir. Kesme uygulamalarında 3 kuvvet bileşeni gerekmekteyken, delme işlemlerinde bir kuvvet ve bir moment ekseni yeterli olmaktadır. Tutma işleminde ise tüm bileşenlerin ölçülmesi gerekmektedir. Bu proje kapsamında kapasitif ölçüm prensibine sahip çok eksenli/kuvvet moment algılayıcıları geliştirilecek ve prototip imalatları yapılacaktır. Proje içerik olarak, parametrik modelleme, bilgisayar destekli yapısal analiz ve optimizasyon, elektronik kart hazırlanma, prototipleme, kalibrasyon ve deneysel doğrulama çalışmalarını içermektedir. Bu projenin amacı, medikal cerrahi robotik uygulamalardaki manipülasyon işlemlerinde kuvvet/moment kontrolü problemine çözüm sağlayan kapasitif algılayıcı prototipleri tasarlamak ve imal etmektir. Bu sayede cerrahi uygulamalardaki robotik sistemlerin insanlara zarar vermesini engellemesi, kavrama, kesme, delme gibi belirli görevlerde ise işlem kalitesinin artması sağlanacaktır. Robotik cerrahide dışa bağımlılığı azaltabilecek algılayıcı prototipler elde edilecek ve bu alanda ilgi birikimi elde edilecektir.

Bu proje kapsamında hassas cisimlerin temassız taşınmasını amaçlayan silindirik kiriş ve çarpan dağıtılmış jet içeren Pnömatik Taşıma Sisteminin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi amaçlanmaktadır. Yapılacak incelemelerde enerji verimliliği ve kaldırılan cismin stabil bir şekilde taşınması başarı kıstası olarak göz önünde bulundurulacaktır. Önerilen sistemde plaka üzerine belirli aralıklarla açılmış jet yatağından hava üflenerek hava yastığı oluşturulacak ve jet deliklerinin arasına yerleştirilmiş rijit veya elastomer silindirik kirişler ile akış kontrolü sağlanacaktır. Böylece, alt tabakadaki delikler tarafından beslenen hava yastığı, hedef cismin silindirik kiriş üzerinde temassız bir şekilde kaldırılmasını ve taşınmasını sağlayacaktır. Önerilen yaklaşım hassas cisimlerin konumlandırma ve tutup-taşıma operasyonlarını mümkün kılmaktadır. Proje sayısal ve deneysel çalışmalardan oluşmaktadır. Sayısal modellemelerde Computational Fluid Dynamics (CFD-HAD)-ve Akışkan Yapı Etkileşimi (FSI) yöntemlerine başvurulacaktır. Bu sayısal çalışmalarda sabit basınç farkında oluşturulan hava jetine ve silindirik kirişlere ait tasarımsal ve kontrol (basınç, debi, sıcaklık vb.) parametrelerin etkileri incelenecek ve optimizasyon amaçlı kullanılacaktır. Deneylerde bir hava tankından ölçüm yapılacak sisteme aktarılan basınçlandırılmış havanın jet yatağı vasıtasıyla dağıtılmış hava jetlerine dönüştürülecektir. Deney düzeneğinde farklı en-boy oranlarında ve farklı malzemelerden imal edilmiş silindirik kirişler ve farklı delik çaplarına sahip jet yatağı, düşey olarak tasarlanmış ve kompresör tarafından basınçlı hava beslenen bir haznede kullanılacaktır. Oluşturulan jet akışının karşısına belirli bir mesafede merkezlenmiş halde bulunan düz bir plakaya çarpması ile çarpan jetlerin oluşturduğu toplam kuvvet ölçülecektir. Farklı tasarımlarda düz plakaya etki eden kaldırma kuvvetinin ölçülmesi ve sistemin harcadığı enerjinin tespiti için sistemin gerekli görülen noktalarında basınç sensörleri ve debimetreler kullanılacaktır. Sayısal çalışmalar ile paralel yürütülecek olan deneysel çalışma sonuçları validasyonda kullanılacaktır. Başarı kıstası olarak minimum enerji sarfiyatı ile maksimum kaldırma kuvvetinin amaç fonksiyonu olarak tanımlandığı bir optimizasyon problemi çözülecektir.

Dinamik Sistemlerin Modellenmesi ve Benzetimi, Sayılsal Analiz, Elastomer, Sürtünme, Silindirik Kiriş,

Laparoskopik ameliyatların gerçekleşme süresi açık ameliyatlara göre daha uzundur. Laparoskopik cerrahi yönteminde çeşitli uçları olan ve uzun bir mile sahip ameliyat aletleri kullanılır. Bu aletlerin açılıp kapanma hareketleri el tutma yerinden cerrahın el kuvvetiyle gerçekleşir. Uzun ameliyatlar cerrahlarda el yorgunluğuna neden olmaktadır. Bu sorunun üstesinden gelebilmek için şekil hafızalı alaşımdan (ŞHA) yapılmış bir eyleyici tasarlanacaktır. Bu eyleyici elektrik enerjisiyle tahrik edilmekte ve cerrah tarafından bir düğme ile kontrol edilmektedir. Bu sayede cerrahın eli tarafından uygulanması gereken mekanik enerji azaltılmış olup cerrahın el yorgunluğunun da azaltılması hedeflenmektedir. Ameliyat sırasında cerrahın el hissiyatının azalmasından ve de ameliyat süresince el yorgunluğunun artmasından dolayı dokuya uygulanan fazla bastırma kuvveti ve ameliyat aletinin doku üzerinde kayması doku zedelenmesine sebebiyet vermektedir. Bu çalışmada ŞHAlı bir eyleyici ile beraber laparoskopik aletin ucuna yerleştirilen bir dokunsal algılayıcı sayesinde doku-ameliyat aleti etkileşimi incelenecek olup basma ve kayma sırasındaki doku zedelenmesine neden olan kuvvetler belirlenecektir. Dokunsal algılayıcıdan alınan geribildirimle kuvvet kontrolü sağlanarak doku zedelenmesinin önüne geçilmesi öngörülmektedir.Projede laparoskopik ameliyat için akıllı eyleyiciye ve özel algılayıcıya sahip yenilikçi laparoskopik tutucu tasarlanacaktır.Geleneksel kaldıraç mekanizması kaldırılarak onun yerine nikel-titanyum malzemeden üretilmiş şekil hafızalı tel eyleyici olarak kullanılacaktır. Elektrik enerjisi kullanılarak ısıtılacak olan ŞHA tel kısalacaktır ve tutucu ucun kapanmasını sağlayacaktır. Bu akıllı eyleyici bilgisayar ile kontrol edilecektir. Böylelikle cerrahın el yorgunluğu azaltılacaktır.Uç kısımda dokunsal algılayıcı kullanılacaktır. Uygulanan basma kuvvetinin etkisiyle sensörün direnci değişmekte ve kuvvet ölçümü mümkün olabilmektedir. Uca göre tasarlanacak algılayıcı sayesinde direk olarak kuvvet ölçümü yapılabilecek ve tutma kuvvetinin kontrolü ile doku zedelenmesinin önüne geçilebilecektir.

Proje ile ilgili açıklama girilmemiştir.