Dersin Amacı: |
İnsan kas-iskelet sisteminin modelleme, benzetim ve kontrolü için biyomekanik ve robotik temellerini edinmek. Robotik ve biyomekanik kesişimindeki çok disiplinli araştırmalarda kullanılan tanımlar, kavramlar ve temeller odak konusudur. Öğrenciler robotik ve biyomekanik alanındaki klasik ve yakın zamandaki araştırma makalelerini değerlendirmek için okuma grupları/takımları oluşturacak ve bunları sınıfta sunacaklardır. Teorik çalışma, okumalar ve final projesi sunumları öğrencilerin robotik alanındaki gelecek araştırmalarını geliştirmeyi amaçlamaktadır. |
Dersin İçeriği: |
Robotiğin tarihi, İnsan Kas-İskelet yapısının modelleme, benzetim ve kontrolü, Kas Yapısı, Hill-Tipi Kas Modeli, Kas parametreleri, Kol ve eklem momentleri, Kas-İskelet Geometrisi, İnsan modelinin yapısı: Vücut, Eklemler, Hareket Serbestlikleri, Robotiğe giriş, Uzamsal tanım, Direk ve ters kinematik, Jakobyen, Manipülatör kontrolü, İşlem Uzayı kontrolü, Görev/Duruş dekompozisyonu (ayrıştırması). |
Hafta |
Konu |
Ön Hazırlık |
1) |
Robotik tarihinin 50 yılı Robotik alanlar (ör.: haptik, insane hareket sentezi, insansı robotlar, su altı robotları, uzaktan yönetim, ameliyat robotları, uçan robotlar) |
|
2) |
Terimlerin tanımları: Kas yapısı, Hill tipi kas yapısı modeli, Kas parametreleri, Moment ve moment kolu, eklem momenti, kas-iskelet geometrisi modelleme, insan modelinin yapısı: vücut, eklem, serbestlik derecesi, kabuller ve sınırlar, ölçekleme |
|
3) |
Haptik, İnsansı robotlar |
|
4) |
Robotiğe giriş, Uzamsal tanım, Doğru/ters kinematik, Jacobian matrisi, Kol kontrolü |
|
5) |
Hareket yakalama: Video (pasif optik) yakalama – Kuvvet plakaları (GRFs), Kalibrasyon ve zorluklar (gürültü/filtreleme), EMG, yeni gelişmeler |
|
6) |
İşlemsel uzay kontrolü, Robotik tanımı, artıklık, (redundancy), görev/duruş ayrıştırması |
|
7) |
Temas/kıstas eklentisi ile tüm vücut kontrolü ve benzetim denge kontrolü |
|
8) |
Yarıyıl Sınavı |
|
9) |
Hareketin yeniden oluşturulması ve sentezi- insan hareket analizi; insan hareket kontrolü, İşaretçi yerleşimi; hareket kontrol hiyerarşisi; Hareket yakalamadan hareket dinamiklerine geçiş |
|
10) |
Hareket analizi ve kontrolünde gelişmiş konular: İnsan hareketlerinin robotik tabanlı yeniden oluşturma ve sentezleme |
|
11) |
Robotik ve biyomekanik alanında gelişmiş konular: Uygulamalar ve gelecek perspektifler |
|
12) |
Öğrenci Sunumları |
|
13) |
Öğrenci Sunumları |
|
14) |
Öğrenci Sunumları |
|
Ders Notları / Kitaplar: |
Robotics-based Synthesis of Human Motion. PhD tezi, Emel Demircan, Artificial Intelligence Laboratory, Department of Computer Science, Stanford University, Stanford, USA, August 2012.
|
Diğer Kaynaklar: |
Robotics-based Synthesis of Human Motion, PhD thesis Artificial Intelligence Laboratory, Department of Computer Science, Stanford University, Stanford, USA,August 2012.
|
|
Dersin Program Kazanımlarına Etkisi |
Katkı Payı |
1) |
Matematik, fen bilimleri ve bilgisayar mühendisliğine özgü konularda yeterli bilgi birikimi; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri, karmaşık mühendislik problemlerinde kullanabilme becerisi.
|
|
2) |
Karmaşık mühendislik problemlerini saptama, tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi.
|
|
3) |
Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi.
|
|
4) |
Bilgisayar mühendisliği uygulamalarında karşılaşılan karmaşık problemlerin analizi ve çözümü için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirme, seçme ve kullanma becerisi; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi.
|
3 |
5) |
Karmaşık mühendislik problemlerinin veya bilgisayar mühendisliği araştırma konularının incelenmesi için deney tasarlama, deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisi.
|
3 |
6) |
Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi; bireysel çalışma becerisi.
|
|
7) |
Türkçe sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi; en az bir yabancı dil bilgisi; etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilme, etkin sunum yapabilme, açık ve anlaşılır talimat verme ve alma becerisi.
|
|
8) |
Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilinci; bilgiye erişebilme, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisi.
|
|
9) |
Etik ilkelerine uygun davranma, mesleki ve etik sorumluluk bilinci; mühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi.
|
|
10) |
Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi, iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi; girişimcilik, yenilikçilik hakkında farkındalık; sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi.
|
|
11) |
Mühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi; mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık.
|
|