Biokinematic analysis of human arm

Abstract

Ana bilim dallarından biri olan Makina ve Mekanizmalar Teorisi, birçok alanıkapsamaktadır. Bu alanlardan en önemlileri, biomekanik, insan-makina sistemleri,sayısal kinematik, mekatronik, robotik, dizayn metodolojisi, makina dinamiği, dişlilerve aktarma organları, kamlar ve linkler, mikro mekanizmalar, lineer olmayantitreşimler ve mekanizma güvenilirliği olarak özetlenebilir. Bu kadar geniş bir alaniçerisinde, ilgili çalışma biomekanik, robotik, sayısal kinematik ve dizaynmetodolojisiyle ilişiklendirilebilinir. Tezin ana konusu, insan kolunun biokinematikanalizidir. Dizayn süreci içerisinde, insan kolunun kinematik analizinde kullanılacakönemli bir araç olan quaternionlar, örneklerle incelenmiştir. Yapısal sentezformullerinin tarihi araştırılmış, 38 farklı denklemde açıklamalarıyla birliktegösterilmiştir. Bu formuller yeni Kartezyen ve seri platform tipli robotmanipulatörlerin dizaynında kullanılmıştır. Yeni tasarlanan robot manipulatörlerinyapısal sentezi yapılmış, seri platform robot manipulatörlerinin alt uzay λ=3 te veuzay λ=6 daki yapısal grupları gösterilmiştir. nsan kolunun kategori sentezitamamlanmış, omuz, dirsek ve bilek kompleksi için yeni bir parallel robotmanipulatör önerilmiştir. Son olarak seri insan bilek manipulatörünün sayısalkinematiği ile birlikte, yeni paralel manipulatörün oryantasyon platformlarınıngeometrik kinematik analizi yapılmıştır.

Theory of Machines and Mechanisms is one of the main branches of scienceincluding many sub-branches such as biomechanics, human machine systems,computational kinematics, mechatronics, robotics, design methodology, dynamics ofmachinery, gearings and transmissions, cams and linkages, micro machines,nonlinear oscillations, reliability of machines and mechanisms etc. In this large areaof interest, this study can be matched with the sub groups biomechanics, robotics,computational kinematics and design methodology. The main concern of the thesis isthe biokinematics of the human arm. In the process of design, a suitable tool for thekinematics of human arm is investigated as quaternions along with examples.Moreover, the history of the formulas of Dof is presented as 38 equations with theunique key controlling parameters that are used in the design of new Cartesian andserial platform type robot manipulators. Structural syntheses of new manipulatorsare considered. Simple serial platform structural groups in subspace λ=3, and generalspace λ=6 are presented along with examples. Furthermore, type synthesis of humanarm is accomplished with the new proposed parallel manipulator for the shoulder,elbow and wrist complex. Finally, computational kinematics of the serial human wristmanipulator and the geometrical kinematic analysis of the orientation platforms ofthe new parallel manipulator design for the human arm are accomplished.