Empedans Kontrollü ve Tendon Tahrikli Robotik Parmak

Uğurlu B., Tezel Y., Mercimek M.

34th Conference on Signal Processing and Communications Applications, İstanbul, Türkiye, 7 Temmuz - 10 Ağustos 2026, ss.1-4, (Tam Metin Bildiri)

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Doi Numarası: 10.1109/siu71813.2026.11636631
  • Basıldığı Şehir: İstanbul
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.1-4
  • Yıldız Teknik Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Bu çalışmada, insan elinin anatomik yapısından esinlenerek tasarlanan tendon tahrikli ve üç serbestlik dereceli bir robotik parmak sisteminin modellenmesi, yol planlaması ve kontrolcü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Sistemin çalışma uzayı analiz edilerek, KD-Tree veri yapısı ve Genişlik Öncelikli Arama algoritmaları yardımıyla mekanik sınırlara uygun, deterministik ve güvenli bir yol planlaması sağlanmıştır. Robotik parmağın doğasında bulunan doğrusal olmayan dinamikler, geri beslemeli doğrusallaştırma yöntemi ile kompanse edilmiştir. Sistemin kontrolü için empedans tabanlı bir strateji benimsenmiş ve kapalı çevrim sistemde esnek, kararlı bir yörünge takip performansı elde edilmiştir. Ayrıca, hesaplanan eklem torkları senkronize bir çek-bırak prensibiyle antagonist tendon kuvvetlerine dönüştürülerek sistemin mekanik güvenliği ve hareket sürekliliği sağlanmıştır.
In this study, the modeling, path planning, and controller design of a three-degree-of-freedom tendon-driven robotic finger, inspired by the anatomical structure of the human hand, are presented. By analyzing the workspace of the system, deterministic and safe path planning compliant with mechanical constraints is achieved using KD-Tree data structure and Breadth-First Search algorithms. The inherent nonlinear dynamics of the robotic finger are compensated via the feedback linearization method. An impedance-based control strategy is adopted, providing a flexible and stable trajectory tracking performance in the closed-loop system. Furthermore, the calculated joint torques are converted into antagonist tendon forces using a synchronized push-pull principle, ensuring the mechanical safety and motion continuity of the system.