Browsing by Author "Erden, Zühal"
Now showing 1 - 16 of 16
- Results Per Page
- Sort Options
Article Citation Count: 11Behavioural representation and simulation of design concepts for systematic conceptual design of mechatronic systems using Petri Nets(Taylor & Francis Ltd, 2014) Erden, Zühal; Erden, Zuhal; Mechatronics EngineeringThe systematic representation of design concepts is an important requirement for computational support during the conceptual design stage within the process of product development. Behavioural simulation of design concepts is used as a systematic representation framework, and behavioural representation is based on modelling and simulating the behaviour of a design artefact at the conceptual level to perform an overall function, leading to behaviour-based conceptual design. The behaviour-based conceptual design approach is critical for mechatronic systems since they require synergistic integration starting from the initial conceptual design phase. The present study is focused on behavioural representation and simulation of design concepts via discrete event system specification formalism and Petri Nets so as to contribute to systematic conceptual design in mechatronic systems. The paper introduces a representation framework for the behaviour-based conceptual design of mechatronic systems and its implementation on five selected case studies, among laboratory-level educational robots. In addition to Petri Net modelling and computer simulations, the implementation also includes physical simulations of the intended operational behaviours for educational robots on a distributed physical structure called the desktop design model'. In this paper, implementation on one of these case studies, namely the frog robot', is presented in detail.Master Thesis Bir üretim hattında robot seçimine çok kriterli karar verme yaklaşımı(2022) Erden, Zühal; Erden, Zühal; Baç, Uğur; Mechatronics EngineeringBu tezde, insan tabanlı üretim hatlarının robot tabanlı otomasyon sistemleri kullanılan üretim hatlarına dönüştürülmesinde kullanılacak en uygun mekatronik sistemlerin seçilmesi için çok kriterli karar verme (MCDM) yöntemi olarak SWARA-WASPAS yöntemini uyguluyoruz. Robotlar insanlardan daha hızlı ve daha hassas hale gelmekle kalmıyor, aynı zamanda uzun vadede genellikle daha uygun maliyetli oluyorlar. Farklı görevler için kullanılan bu robotlardan yüksek verim almak ve en uygun robotu seçmek en zor problemlerden biridir. En uygun olan sistemin seçilmesi için farklı kriterler ve farklı uzmanların görüşleri dikkate alınarak, SWARA-WASPAS hibrit karar verme yöntemi, bu sistemlerin karakteristik kriterlerine göre uygulanmış ve uygulama sonunda her seçim problemi için duyarlılık analizi yapılmıştır. Tez sonucunda her bir robot seçim probleminden en uygun robotlar belirlenmiş ve her robot sınıfı için yapılan duyarlılık analizi ile en uygun robotun değişmediği, ancak diğer alternatiflerin kullanılan optimallik katsayısı değerine bağlı olarak değişebileceği görülmüştür.Doctoral Thesis Biyorobotlar için biyoesinlenmiş kavramsal tasarım metodolojisi(2013) Eroğlu, Aylin Konez; Erden, Abdulkadir; Erden, Abdulkadir; Erden, Zühal; Department of Mechatronics EngineeringBu tezin ana amacı biyorobot tasarımlarına yönelik olarak Biyoesinlenmiş Kavramsal Tasarım (BİKT) metodolojisi geliştirmektir. Tez kapsamında, varolan Biyobenzetim Tasarım (BİT) yaklaşımlara ve sistematik mühendislik tasarım adımlarına dayanarak yeni bir BİKT prosedürü geliştirilmiştir. Geliştirilen prosedür, köpek biyorobotu (BioDog) üzerinde yürüme ve tırısa gitme, hamamböceği biyorobotu (BioCoc) üzerinde tırmanma, sıçrama (çekirge) biyorobotu üzerinde zıplama ve melez (köpek- ıstakoz) biyorobotu üzerinde yürüme hareketleri için uygulanmıştır. Örnek çalışmalardan elde edilen geri bildirimler kullanılarak bir BİKT süreci oluşturulmuştur. Hedeflenen BİKT metodolojisini oluşturmak için geliştirilen BİKT süreci, Klasik Ayrık Olay Sistem Spesifikasyonu (AOSS) modeli ile modellenmiştir.Önerilen BİKT metodolojisi, açık ve tam olarak tanımlanmış altı adım ile müşteri ihtiyaçlarını biyorobotun kavramsal tasarımına dönüştürmektedir. Varolan BİT'lerin eksik olan taraflarının giderilmesi amacı ile biyolojik sistem analizi ve biyobenzetim dönüşüm tasarım adımları bu tez çalışması kapsamında detaylı olarak incelenmiştir.Tez çalışmaları sırasında BİKT metodolojisinin tüm adımları tam olarak her ne kadar dört örnek çalışma üzerinde uygulanmış olsa da, on dört farklı biyolojik sistem ve yirmi dört hareket tipi içerik analizi yöntemi ve/veya gözlem yöntemi kullanılarak incelenmiştir. İçerik analizi için literatür taraması yapılmış, biyolojik sistemlerin gözlemlenmesi için ise bir deney düzeneği kurulmuştur. Deneyler sırasında biyolojik sistemlerin morfoloji, işlev ve davranışları hakkında gerekli bilgiyi edinmek için hızlı kamera kullanılmıştır. Biyobenzetim dönüşüm adımında, biyolojik sistem hakkındaki bu bilgi sistematik olarak biyorobotun kavramsal tasarımı için gerekli olan biyorobot hakkındaki bilgiye dönüştürülmektedir.Article Citation Count: 1Development of Behavioural Modules for Mechatronic Product Families using the 3D Design Structure Matrix Approach(Ios Press, 2019) Erden, Zühal; Mechatronics EngineeringIncreased competition in the global market has forced companies to diversify their product ranges to meet the customers' changing needs and adopt product development strategies for "mass customization", which requires designing modular products. Product modularity is achieved via platform-based systems, in which various combinations of different modules are assembled within a common platform. In the literature, there is a considerable amount of research on modularity for mechanical products. Yet, research on modularity of smart systems, such as mechatronic products, is quite limited. Therefore, the objective of this research is to develop fundamental behavioural modules to facilitate the systematic design of platform-based mechatronic product families for mass customization. Being developed using the state-event model of mechatronic systems at an early design stage, these modules enable a behavioural adaptation of smart systems through a systematic formal structure. In this study, fundamental mechatronic behaviour modules are developed using a modified form of Design Structure Matrix (DSM) existing in the literature. DSM is adopted to mechatronic systems as a 3D matrix, which includes sensorial, motoric and cognitive behaviours. Symbolic representations of mechatronic behaviour modules are generated and used for describing robot tasks. The mechatronic behaviour modules developed in this study are implemented on a demonstrative task-based robot family model composed of guide robots for museums and shopping malls, a guard robot, a house-cleaning robot and companion robots for children, the elderly and pets.Master Thesis Kavramsal robot tasarımında davranış tabanlı modelleme ve eğitim amaçlı robotların masaüstü tasarımı(2012) Erden, Zühal; Erden, Zühal; Mechatronics EngineeringBu tez mekatronik sistemlerin kavramsal tasarımı üzerine yapılmış bir araştırmadır. Araştırmanın temel amacı, mekatronik sistemlerin davranış tabanlı kavramsal tasarımı için, özellikle eğitim amaçlı robotlarda uygulamaya yönelik sistematik bir yaklaşım geliştirmektir. Bu araştırmada eğitim robotlarının davranış modellemesi için Ayrık Olay Sistem Spesifikasyonu (AOSS) ve Petri Ağları kullanılmıştır. Örnek olayların bilgisayar simülasyonları ArtifexTM yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada ayrıca robot davranışlarının fiziksel simülasyonu için eğitim amaçlı bir düzenek olarak, deneysel bir masaüstü tasarım platformu da tasarlanıp üretilmiştir.Master Thesis Mekatronik mühendisliği bölüm laboratuvarları için Rehber – Bekci Robot sistem tasarımı ve prototip geliştirilmesi(2015) Erden, Abdulkadir; Erden, Abdulkadir; Erden, Zühal; Department of Mechatronics EngineeringBu tez çalışmasının amacı Atılım Üniversitesi Mekatronik Mühendisliği laboratuvarlarında 'Rehber-Bekçi Robot' olarak görev yapacak olan akıllı bir hareketli robotun tasarlanması, üretilmesi ve laboratuvar ortamında dolaşmasının sağlanmasıdır. Bu amacı gerçekleştirmek üzere tümleşik bir sistem tasarlanmıştır. Robotun laboratuvarlarda dolaşması için geliştirilen kontrol mimarisi konumlandırma, engelden kaçınma, yol planlaması ve verilen bir başlangıç pozisyonundan rastgele belirlenen bir başka pozisyona gidişin yönetilmesini sağlamaktadır. Bu çalışmada, robota yüklenmiş bir haritaya dayalı olmayan davranış-temelli bir navigasyon algoritması kullanılmıştır. Buna göre robot, içinde bulunduğu laboratuvar ortamının çeşitli özelliklerini, üzerindeki sensörler yardımıyla algılayarak kendi konumunu belirlemekte ve böylece laboratuvar ortamında dolaşmaktadır. Bu çalışma kapsamında robotun tasarımı, imalatı, sistem entegrasyonu gerçekleştirilmiş ve laboratuvar ortamında dolaşması test edilmiştir.Master Thesis Mekatronik mühendisliği için bir modüler eğitim düzeneği tasarımı(2013) Erden, Zühal; Erden, Zühal; Mechatronics EngineeringBu tez modüler mekatronik ürün tasarımı üzerine yapılmış bir araştırmadır. Araştırmanın temel amacı, modüler ürün tasarım metotlarından biri olan sezgisel modüler ürün tasarım metodunun bir mekatronik ürün ailesi tasarımına uygulanmasıdır. Sezgisel metot mekanik ürünler için geliştirilmiş ve bu ürünlere uygulanmış bir yöntemdir. Bu tezde sunulan araştırmanın literatüre katkısı, şimdiye kadar mekanik ürünler için kullanılan bir yöntemin bir mekatronik ürün ailesi tasarımına uygulanmasıdır. Bu çalışmada modüler mekatronik ürün (ürün ailesi) olarak, Atılım Üniversitesi Mekatronik Mühendisliği Bölümü ikinci sınıfında verilmekte olan mekatronik tasarım dersinde kullanılacak bir mekatronik eğitim düzeneği seçilmiştir. Sunulan tez çalışması, seçilen mekatronik ürünün sezgisel yöntem kullanılarak kavramsal modüler tasarımının yapılmasını, ayrıca ürünün fiziksel tasarımını ve üretimini kapsamaktadır.Article Citation Count: 0A Novel Approach to Systematic Development of Social Robot Product Families(Springer, 2022) Erden, Zühal; Erden, Zuhal; Mechatronics EngineeringIn this paper, behavioural modules for social robots are developed by using the 3D Design Structure Matrix (DSM) model. Behavioural modules are the building blocks for the systematic design of social robot families, which are composed of personalized social robots, to satisfy the diverse needs of individuals or small groups. The 3D DSM is independent of any physical solution principle and is based on 3 different behavioural elements among robots, namely 'perception', 'cognition' and 'motoric action'. In this study, the data for these elements are extracted from 45 different social robots existing in the literature. Sixteen behavioural modules are developed by defining the mutual interactions among these three types of behavioural elements. Among them, 6 sample modules are designed and manufactured in the laboratory. A model social family of two robots which uses different combinations of these 6 modules is developed for technology demonstration. This study is a first attempt to establish a behaviour, modularity-oriented and physical solution-independent infrastructure in the systematic conceptual design of personalized social robots for alternative purposes; hence, a starting point for future research toward further integration of social robots into everyday life.Article Citation Count: 8A Petri net approach to behavioural simulation of design artefacts with application to mechatronic design(Springer Heidelberg, 2003) Erden, Zühal; Erden, A; Erden, Abdulkadir; Mechatronics Engineering; Department of Mechatronics EngineeringA Petri net-based design inference network (PNDN) architecture is presented in this paper. The network models the logical behaviour of any design artefact developed by designers at the conceptual design level by representing the subfunctions and their inter-relationships to perform a required overall function. The theoretical framework in developing the PNDN is based on the improved theory of Petri nets and hybrid automata. The theoretical PNDN architecture was implemented in a C++ based software called the design network simulator (DNS). The logical behaviour of a design artefact is modelled through the token flow within the PNDN. The token flow model is developed both for deterministic and nondeterministic PNDN, which involves uncertainties. In this paper we present the mathematical formalism of the deterministic token flow through the PNDN. We also provide a conceptual design example in order to explain the application of our theoretical architecture for structuring the PNDN.Conference Object Citation Count: 0Petri net modeling and simulation of walking behaviour for design of a bioinspired robot dog(SciTePress, 2016) Erden, Zühal; Araz,M.; Mechatronics EngineeringResearch in behavior-based design faces many challenges regarding the AIDS in conceptual design of biorobots, representation of a biological system,s behavior in a well formed modeling tool and therefore providing systematic transformation of this behavior into robot design. This paper reports a research that focuses on the development of a Petri Net model to represent a biological system,s behavior. The model is based on real time data collected from an experiment in which a dog is walking on a treadmill with a speed of 1km/h. The model has the ability of simulating the real time rhythm of dog's walking behavior utilizing colors and numbers as well as the step-by-step simulation. The aim is to observe the behavior of a walking dog in time domain as an early stage of conceptual design of a bioinspired robot dog. Main challenge is to develop a methodology to guide designer towards more creative designs based on bioinspired design ideas. The presented work is an early attempt to initiate a systematic approach towards the stated goal. © Copyright 2016 by SCITEPRESS - Science and Technology Publications, Lda. All rights reserved.Conference Object Citation Count: 3Representation of the operational behaviour of an educational robot at conceptual design using Petri Nets(2010) Erden, Zühal; Mechatronics EngineeringIncreasing demand for computational support at conceptual design makes behavioural modeling a challenging area for design research. This is mainly because a behavioural model of a nonexistent design artifact at conceptual level is the basis for behavioural simulation and resulting computational design support. Behavioural models are particularly important for top-down design of multidisciplinary products such as mechatronic systems. During the conceptual design of such systems, intended "operational behavior" of the artifact is described without any physical realization. As design stages become more concrete, operational behaviour can be refined so as to represent well defined mathematical descriptions of corresponding physical behaviors. In this study, a model for representing the intended operational behaviour of a nonexistent educational robot, namely a rabbit robot, is presented for conceptual design. The operational behaviour of the robot is defined as composed of states and state transitions independent of any physical embodiment. Discrete Event System Specification (DEVS) and Petri Net formalism are used for the model. This representational model is the first step towards the development of a virtual prototype for the operational behaviour of an educational robot. © 2010 by ASME.Master Thesis Sosyal robot ürün aileleri için davranış modüllerinin geliştirilmesi(2021) Erden, Zühal; Erden, Zühal; Mechatronics EngineeringBu tezde, sosyal robotlar (SoBOT'lar) için davranış modülleri, 3 boyutlu (3B) Tasarım Yapı Matrisi (TYP) modeli kullanılarak geliştirilmiştir. Davranış modülleri, bireylerin veya küçük grupların çeşitli ihtiyaçlarını karşılamak için geliştirilen kişiselleştirilmiş sosyal robotlardan oluşan sosyal robot ailelerinin sistematik tasarımında kullanılabilecek yapı taşlarıdır. 3B TYP fiziksel gerçeklemeden bağımsız olup, robotların 'algılama', 'muhakeme' ve motorik hareket' olmak üzere 3 farklı davranış elemanına dayanır. Bu elemanlar, literatürde bulunan makalelerden 45 farklı sosyal robota ait veriler kullanılarak elde edilmiştir. Sosyal robotların bu üç çeşit davranışsal elemanı arasındaki karşılıklı etkileşimler tanımlanarak modüller oluşturulmuştur. Geliştirilen davranış modüllerinden 6 örnek modül ve bu modüller kullanılarak oluşturulan 2 robottan meydana gelen bir model sosyal robot ailesinin fiziksel tasarımı ve imalatı, teknoloji gösterimi amacıyla gerçekleştirilmiştir.Master Thesis Sosyal robotlar için davranış modüllerinin otomatik kümelenmesi(2023) Erden, Zühal; Erden, Zühal; Mechatronics EngineeringBu tezde, sosyal robotların davranış modüllerinin kümeleme algoritmaları kullanılarak otomatik oluşturulması için bir yöntem sunulmuştur. Davranış modülleri, kişiselleştirilmiş sosyal robotların tasarımında büyük önem taşımaktadır. Sunulan araştırmada, sosyal robotların 'algı', 'biliş' ve 'motorik eylem' olarak adlandırılan davranış öğelerini kümelemek için K-means, Aglomerative Clustering ve BRICH gibi farklı kümeleme tekniklerinin uygulanabilirliği incelenmiştir. Bu amaçla, daha önce yapılan bir çalışmada elde edilen 28x3 boyutunda ve yukarıdaki üç davranış için dilsel değerlerden oluşan bir veri listesi kullanılmıştır. Geliştirilen bir haritalama yöntemi ile sayısal olarak temsil edilen verilerle sekiz farklı kümeleme algoritması kullanılarak oluşturulan çeşitli davranış modülleri değerlendirilmiş ve üç algoritma başarılı kabul edilmiştir. Kümeleme algoritmalarıyla otomatik olarak elde edilen davranış modüllerinin 3 boyutlu gösterimi de yapılmıştır. Elde edilen modüller maliyet, hareketlilik, karmaşıklık ve güç tüketimi olmak üzere dört farklı ölçüt kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu çalışmanın sonuçları kişiselleştirilmiş sosyal robotların sistematik tasarımı alanındaki araştırmalarda ve uygulamalarda kullanılabilir.Conference Object Citation Count: 1Systematic generation of a 3D DSM by extracting social robot behaviors from literature(Cambridge University Press, 2019) Erden, Zühal; Erden,Z.; Mechatronics EngineeringSocial robots are in direct communication and interaction with people, thus it is important to design these robots for different needs of individuals or small groups. This has revealed the need to develop design methods for personalized or mass-individualized social robots, which are expected to respond to many different needs of people today and in the future. In this paper, a previously developed 3D DSM model is implemented in the systematic conceptual design of social robot families. The model is independent of any physical elements and based on behavioural elements as perception, cognition and motoric action. The data regarding 45 different social robots from 80 articles in the literature is used to identify these three behaviours of the existing social robots and the mutual relationships among these different behaviours are defined in order to develop a 3D DSM structure to be used as a basis for designing social robot families. The resulting novel 3D DSM is a general-purpose, basic model that can be used to identify behavioural modules to design social robot families. © 2019 Design Society. All rights reserved.Article Citation Count: 2A team-oriented course development experience in distance education for multidisciplinary engineering design(Wiley, 2022) Erden, Zühal; Erden, Zuhal; Turhan, Cihan; Say, Bilge; Energy Systems Engineering; Mechatronics Engineering; Software EngineeringBased on the multidisciplinary needs of today's complex and innovative technology, accreditation bodies of engineering demand proof of multidisciplinary teamwork in undergraduate engineering curricula. This article reports the design and conduct of a Multidisciplinary Engineering Design (MED) course initiated as a result of accreditation process requirements. The course, which consists of multidisciplinary lectures, practice sessions, and various phases of a multidisciplinary team project, was conducted online because of the COVID-19 pandemic by a multidisciplinary team of instructors using multiple software tools to enhance collaboration. In general, the course outcomes were satisfied under the current design, and several points for further improvement and elaboration were collected via quantitative and qualitative evaluations. Accordingly, the results show that the project-based and team-based MED course, in terms of multidisciplinary course management and its outcomes, can benefit from the use of software tools in creating a multidisciplinary team in distance education by means of enhanced cooperation and motivation among the participants.Article Citation Count: 0What to Consider at the Development of Educational Programs and Courses About Next-Generation Cyber-Physical Systems?(American Society of Mechanical Engineers (ASME), 2024) Erden, Zühal; Erden,Z.; Mechatronics EngineeringWe live in an age in which new things are emerging faster than their deep understanding. This statement, in particular, applies to doing research and educating university students concerning next-generation cyber-physical systems (NG-CPSs). The fast evolution of this system paradigm would have expected a rapid and comprehensive paradigmatic change in research and education concerning this family of systems. However, this has not happened yet. Seeking a sufficient explanation, this paper reviews the current literature and attempts to cast light on the most significant recent developments in the field of NG-CPSs. The main assumptions of the authors are that research and education should appear in harmony in academic knowledge acquisition and distribution processes and that the academic education of NG-CPSs should be organized and conducted according to a defendable future vision. Combining the results of a broadly based study of the literature with prognostic critical thinking and personal experiences, this review-based position paper first discusses the current sociotechno-scientific environment, the involved stakeholders, and the demands and two approaches of truly systems-oriented education. Then, it concentrates on (i) the recognized limitations of mono- and interdisciplinary research, (ii) supradisciplinary organization of research, and (iii) transdisciplinary knowledge generation for NG-CPSs. As main contributions, the paper (i) identifies and analyzes the latest theoretical, engineering, and technological developments, (ii) reveals the major trends and their presumably significant implications, and (iii) presents several thought-provoking findings and makes propositions about the desirable actions. Copyright © 2024 by ASME.