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Entwicklung der MATLAB-Infrastruktur zur Regelung eines Roboterarms mit sieben Freiheitsgraden für Anwendungen in der Sonographie

  • Der Zweck dieser Arbeit ist es zu untersuchen, ob es möglich ist, einen Regelungsalgorithmus in MATLAB zu implementieren mit dem, mit Hilfe des Roboters Baxter von Rethink Robotics eine automatische Ultraschalluntersuchung einer Schilddrüse durchzuführen. Hierzu ist zum einen eine Kraftregelung notwendig und zum anderen eine Regelung der Ausrichtung des Ultraschallkopfes zum Untergrund, da dieserDer Zweck dieser Arbeit ist es zu untersuchen, ob es möglich ist, einen Regelungsalgorithmus in MATLAB zu implementieren mit dem, mit Hilfe des Roboters Baxter von Rethink Robotics eine automatische Ultraschalluntersuchung einer Schilddrüse durchzuführen. Hierzu ist zum einen eine Kraftregelung notwendig und zum anderen eine Regelung der Ausrichtung des Ultraschallkopfes zum Untergrund, da dieser immer senkrecht darauf stehen soll. Um den implementierten Regelalgorithmus zu optimieren, sind Tests durchgeführt worden, mit denen ermittelt worden ist, wie die Regelparameter einzustellen sind, um gute Ergebnisse zu erzielen. Die einstellbaren Regelparameter sind der Kraftbereich, in dem keine Regelung stattfinden soll, und der Faktor, mit dem der Greifarm des Roboters nach oben und unten verschoben werden soll. Mit den optimalen Werten, die sich durch diese Untersuchung ergeben haben, ist es möglich, die Kraft recht präzise zu regeln, wobei etwa 3 % aller gemessen Kraftpunkte außerhalb der vorgegebenen Kraftgrenzen liegen. Es ist in der gegebenen Zeit nicht möglich gewesen, beide Teile der Regelung miteinander zu verbinden. Um die Rotation des Greifarmes zu steuern, ist die Berechnung des nötigen Drehwinkels in Abhängigkeit der Y-Kraft vorgesehen gewesen. Dies hat sich jedoch als problematisch erwiesen, da die Kraft, welche gemessen wird, stark schwankt und daher keine ordnungsgemäße Regelung möglich ist. Aus diesem Grund ist zu empfehlen, die Rotationsregelung nicht nur mit Hilfe von Kraftmessungen, sondern auch mit von Kameras aufgenommenen Bilddaten zu steuern. Diese Untersuchung hat gezeigt, dass die Kraftregelung in der Ebene und bei kleineren Steigungen bis 12° praktikabel ist. Jedoch ist eine vollautomatische Ultraschalluntersuchung mit diesem Regelalgorithmus nicht möglich, da die Ausrichtung des Ultraschallkopfes nicht möglich ist. Es ist allerdings davon auszugehen, dass der Algorithmus funktionieren kann, wenn Bilddaten mit einbezogen werden.show moreshow less
  • It is the purpose of this bachelor thesis, to investigate the possibility of implementing a regulation algorithm in MATLAB to execute a full automatic ultrasound scan of the thyroid with help of the Baxter robot, which was developed by Rethink Robotics. For this, two thoughts are necessary, a force regulation, and a regulation of the direction which ensure that the ultrasound probe is alwaysIt is the purpose of this bachelor thesis, to investigate the possibility of implementing a regulation algorithm in MATLAB to execute a full automatic ultrasound scan of the thyroid with help of the Baxter robot, which was developed by Rethink Robotics. For this, two thoughts are necessary, a force regulation, and a regulation of the direction which ensure that the ultrasound probe is always orthogonal to the ground. To optimize the implemented algorithm, tests were made to find the optimal settings for the regulation parameters. The adjustable settings are the force range, in which no regulation occurs, and the factor which describes how powerful the regulation should be. With the found optimal settings, it was possible to reduce the amount of measuring points, which are outside the given force limits, to about 3%. In the given time, it was not possible to connect both, the force regulation and the rotation regulation algorithms. The required rotation angle should have been calculated depended on the measured y-force. Because of great fluctuation, it was not possible to implement a working regulation. Therefor it is recommended not only to measure the force, but also use picture data. In summary, the force regulation works with small gradients till 12°. However, a full automatic ultrasound scan is not possible with this algorithm, because the rotation is not working.show moreshow less

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  • Bachelorarbeit_Bib Christian Preuss
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Metadaten
Document Type:Bachelor Thesis
Zitierlink: https://opus.hs-offenburg.de/2797
Bibliografische Angaben
Title (German):Entwicklung der MATLAB-Infrastruktur zur Regelung eines Roboterarms mit sieben Freiheitsgraden für Anwendungen in der Sonographie
Author:Christian Preuß
Advisor:Harald Hoppe, Simon Strzeletz
Year of Publication:2018
Date of final exam:2018/02/27
Publishing Institution:Hochschule Offenburg
Granting Institution:Hochschule Offenburg
Place of publication:Offenburg
Page Number:69
Language:German
Inhaltliche Informationen
Institutes:Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik (E+I) (bis 03/2019)
Institutes:Abschlussarbeiten / Bachelor-Studiengänge / MT
DDC classes:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften
GND Keyword:Regelung; Robotik; Sonographie; Ultraschall; automatisch
Formale Angaben
Open Access: Closed Access 
Licence (German):License LogoUrheberrechtlich geschützt
SWB-ID:1654586560