Motion planning and assembly for microassembly workstation

Abstract

Genel olarak mekatronik sistemlerin planlama ve kontrolü için kullanılabilecek standart bir işletim sistemi yoktur. Amacımız, mikrosistem uygulamamızdaki mikro manipülasyon araçlarıyla mikro büyüklüklerin manipülasyonundaki kesinliği elde edecek ortam olarak kullanılacak çalışma düzlemini oluşturmaktır. Mikromontaj iş istasyonunda; manipülasyon sistemi, görüntü sistemi, gürbüz kontrol sistemi, manipülasyon araçları ve yapılacak göreve göre kullanılacak uç takımları için gerekli bağlantı elemanları bulunmaktadır. Bu tezde mikromontaj iş istasyonu manipülasyon sisteminin hareket planlama ve montajı için bir temel oluşturulmuştur. Çalışma düzleminin işlevselliğini göstermek için sanal çalışma alanı ortamında hareket planlama algoritmaları uygulanmıştır. Öncelikle konvansiyonel Euclidean uzaklık olmak üzere, yapay potansiyel alan ve son olarak A* algoritmalarının performansları incelenmiştir. Mikromontaj iş istasyonundaki hareket planlama algoritmalarıyla birlikte çalışma düzeninin hemen uygulanmasını mikro dünyanın engellemesi nedeniyle hareket planlama algoritmalarının testleri ve sonuçları sanal çalışma alanında gösterilmiştir. Fakat, nesne tabanlı programlamanın doğası gereği, hareket planlama algoritmalarını engelleyen problemler modellendiğinde sisteme kolaylıkla dahil edilebilip gerçek uygulamaya geçilebilir.Anahtar Kelimeler: Hareket planlama, mikromontaj, yolu planlama algoritmaları, nesne tabanlı programlama

In general, mechatronics systems have no standard operating system that could be used for planning and control when such devices are running. Our goal is to formulate a work platform that can be used as an environment for obtaining precision in the manipulation of micro-entities using micro-scale manipulation tools of our microsystem applications such as our microassembly workstation. The microassembly workstation setup is made up of the manipulation system, vision system, robust control system and manipulation tools. In this thesis we also provide groundwork for motion planning and assembly of the microassembly workstation manipulation system. We implemented the motion planning algorithms which are tested in the virtual workspace environment in order to demonstrate the functionality of the work platform. Firstly, we investigate the performance of the conventional Euclidean distance algorithm, then, artificial potential field algorithm, and finally A* algorithm when implemented on a virtual space. The physical conditions of the microworld hinder the immediate application of the work platform with the motion planning algorithms on the microassembly workstation. We demonstrate our test results of the motion planning algorithms on the virtual workspace and grid window of the work platform. However, due to object oriented programming nature of the work platform, eventually the work platform can be easily interfaced with the microassembly workstation once the problems which limit the micromanipulation and assembly are attended.Keywords: Motion planning, microassembly, path planning algorithms, object oriented programming