Design and optimization of parallel manipulators for rehabilitation

Abstract

Bu tezde kol rehabilitasyonunda kullanmak amacıyla yeni bir aşırı-tanımlı paraleleyleyici tanıtılmıştır. Bu eyleyici beş serbestlik derecesine ve dört bacağa sahipdüzlemsel-küresel bir parelel eyleyicidir. Öncelikle, eyleyicinin yapması istenenhareketler tanımlanmıştır. Daha sonra bu hareketleri sağlayacak eyleyici geometrisibelirlenmiştir. Ters kinematik çözümler eyleticilerin davranışlarını saptamak amacıylagerçekleştirilmiştir. Tekilsellik koşullarını saptamak ve ortam ile eyleticiler arasındakuvvet-tork dengesini kurabilmek için Jakobian analizi gerçekleştirilmiştir. AteşBöceği Algoritması kullanılarak, eyleyici boyutsal olarak eniyilenmiştir. Elde edilenboyutsal parametreler çalışma alanı sınırları içerisinde çeşitli testler benzetim yapılarakgerçekleştirilmiştir.

In this thesis, a novel over-constrained parallel manipulator for arm rehabilitation isintroduced. This manipulator is a planar-spherical parallel manipulator with fivedegrees of freedom and four legs for rehabilitation of forearm (wrist, elbow andshoulder joints). First of all, the desired motions are specified. Then, manipulatorgeometry is proposed to ensure these motions. Inverse kinematic solutions areperformed for describing the motion of actuators. Jacobian analysis is done to definesingularity conditions and to obtain force-torque relation between user and themanipulator. The manipulator optimized dimensionally by using Firefly Algorithm toprovide motions in workspace boundaries without any singularity condition. Obtaineddimensional parameters are tested and whole workspace is scanned with severalsimulations to ensure whether the manipulator provide the given motions in specifiedworkspace boundaries.