LEE- Mekatronik Mühendisliği-Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 2 / 2
-
ÖgeImage processing software tools development for shoulder arthroplasty(Graduate School, 2021-05-21)Reverse shoulder arthroplasty is an operation performed on shoulder joints with diseases such as osteoarthritis and rheumatoid arthritis, complex fractures of the proximal humerus, and osteonecrosis of the humeral head. This operation can face problems and create risky conditions for the patient, which might end in revision operations. In this work, methods are investigated to reduce one of the main reasons for the problems faced in reverse shoulder arthroplasty. This main reason is the wrong positioning of the K-wire which itself results in the wrong positioning of the implant baseplate. The wrong positioning can reduce the range of motion of the shoulder or can lead to complete malfunctioning of the joint. Using pre-operative planning of the surgery, and patient-specific instrumentation, are the solutions evaluated for improvement of the condition and reducing the risk of malpositioning. Preoperative planning which is deciding the correct choice of the procedure before the operation based on the patient, injury type, facilities available, and surgeon's skills, is an important method in improving implant positioning. Preoperative planning can be performed using two-dimensional images of the patient, but use of three dimensional images and computer preoperative planning software tools can improve planning. Patient-specific instrumentation which is a modern orthopaedics technique, uses Computed Tomography or Magnetic Resonance Imaging of a specific patient to create customized guides preoperatively. Prostheses or guides that are designed based on the specific anatomy or injury of a patient provide an opportunity to be implemented more precisely and hence can help improve implant positioning and reduce the risk of complications resulting from malpositioning. The PSI guide generation process is performed using software tools that perform preoperative planning on the three-dimensional models of the patient's data. A new open-source software tool, that provides preoperative planning capability for the surgeon, and also creates a patient-specific guide for K-wire positioning, is developed in this work to test the presented solutions. First, the development of the software, using only open-source platforms, is explained, then using the results of the software an experiment is designed and performed. The experiment evaluated the accuracy of the software results and also compared the results with other existing methods. The experiment contained five different shoulder anatomies and glenoid types. For each type ten different samples were manufactured. Two experienced surgeons experimented on the manufactured bone models and the results were evaluated to differentiate between different anatomies. The results were evaluated to control the version angle, inclination angle, and the entry point location of the K-wire after the experiment. The evaluation of the results presented that this proposed method has good accuracy for all three parameters. Also, the results showed better outcomes for specific types of anatomies when compared to the freehand method and the conventional guide method.
-
Ögeİşbirlikçi robotların haptik arayüzlerle teleoperasyonu(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-03-03)Robotlar günlük hayatımızda ve üretim alanında katlanarak artan bir şekilde kullanılmaktadır. Gelecekte daha da akıllanarak insanlar ile birlikte çalışacak ve diğer robotlarla işbirliği içinde çalışarak akıllı fabrikalar oluşturacaklardır. Robotlar bazı uygulamalarda, insan operatörünün kontrolünde ve uzaktan teleoperasyonla kontrol edilmektedir. Uzakta çalışan robot bilinmeyen ve dinamik bir çevreyle etkileşime girmektedir. Bazı uygulamalarda daha hassas ve kararlı teleoperasyon gerçekleştirebilmek için operatör uzak ortam hakkında görsel geri beslemenin yanında haptik geri beslemeyle beslenmektedir. Bu haptik geribeslemeye sahip teleoperasyon uygulamalarına haptik teleoperasyon sistemleri denir. Bu çalışmada, bir lokal manipülatör ve çok uzak manipülatörle işbirlikçi haptik teleoperasyon için kontrol şemaları önerilmektedir. İşbirilikçi teloperasyon için konum kontrollü, kuvvet/konum kontrollü paylaşımlı kontrollü kontrol şemalar sunulmaktadır. Uzak manipülatörler için önerilen kontrol yapılarının asimptotik kararlılıkları iletişim kanallarında sınırlı zaman gecikmelerinin olduğu durum için Lyapunov analizi ile gösterilmektedir. Önerilen kontrol şemaları endüstriye yönelik basit manipülasyon ve pim yerleştirme uygulamaları ile deneysel olarak gerçekleştirilmektedir. Deneysel uygulamalarda önerilen kontrolcüler, kararlı teleoperasyonlarda konum takip performansları, eğitimli ve eğitimsiz kullanıcılar ile uygulanabilirlik performansı, engelli ortamda manipülasyon ile sağlamlık analizleri ve sistemin şeffaflığı incelenmektedir. Önerilen kontrol şemalarının uygulanması ve deneysel doğrulaması, modüler bir sanal modelleme ortamı yardımıyla elde edilir. Çift yönlü haptik teleoperasyon için önerilen kontrol şeması, birden fazla uzaktan manipülatörle işbirliği görevlerine sanal modelleme ortamı yardımıyla kolayca genişletilebilmektedir. Manipülatörün geometrik parametrelerini içeren kinematik zincirin sanal ortamda tanımlanması ile önerilen iki yönlü ve işbirlikçi kontrolörlerin uygulanması için yeterlidir. Başka bir matematiksel modele ihtiyaç duyulmadığından, geometrik parametreleri mevcut olan herhangi bir rastgele robot kolu haptik teleoperasyon şemasına kolayca entegre edilebilir. Endüstriyel manipülatörlerin teleoperasyon ile kontrolünde, kullanıcı tarafından uygulanan yüksek frekanslı hareket referansları, sistemin kararsız davranışına neden olabilir. Ayrıca manipülatör kontrolünde aktüatör akımları genellikle güvenlik nedenleriyle sınırlandırılır bu da takip problemine neden olmaktadır. Herhangi bir haptik arayüzle kuvvet geri beslemesi olmadığında, insan operatör tarafındaki hareket referansları izin verilen giriş frekanslarını aşabilir. Bu durumlar uzak ortamda istenmeyen hareketlere ve hasar vb. neden olur ve ayrıca deneyimsiz kullanıcıların eğitim sürelerini uzatır. Bu çalışmada önerilen sanal haptik etkileşim kuvveti kullanıcıya teleoperasyon sırasında görünür bir atalet hissi sağlar. Yapay olarak oluşturulan bu ikinci dereceden dinamikler, kullanıcıdan gelen yüksek frekanslı hareket referanslarını filtreler ve bu nedenle deneyimsiz kullanıcıların kolayca teleoperasyon gerçekleştirmesine olanak tanır. Önerilen haptik etkileşim sistemi, manipüle edilen yük ile birlikte çalışan manipülatörler arasında sanal yay sönümleyicilerin kullanılmasına dayanmaktadır. Bu çalışmada sunulan deneysel sonuçlar, önerilen haptik etkileşim sisteminin tahmin edilen katkılarını doğrulamaktadır.