ONUR ÖZCAN

Doçent

Onur Özcan

ÖZ GEÇMİŞ

Makine mühendisliği ve robotik alanlarının kesişiminde araştırmalarımı yürütüp doğadan esinlenilmiş minyatür robotlar yaratıyorum. Lisans derecemi (2007 yılında) Sabancı Üniversitesi Mekatronik Mühendisliği programından, yüksek lisans (2010 yılında) ve doktora derecemi (2012 yılında) Carnegie Mellon Üniversitesi Makine Mühendisliği bölümünden aldım. Yüksek lisans ve doktoram sırasında taramalı uçlu mikroskoplar kullanarak nano boyutlu üretimin kontrolü ve otomasyonu ve su örümceğinden esinlenilen yüzen bir robotun tasarım, üretim, modelleme ve çalışması konularında Prof. Dr. Metin Sitti’nin Nanorobotik Laboratuvarında çalıştım. Doktoradan sonra, Harvard Üniversitesi ve Wyss Enstitüsü bünyesindeki, Prof. Robert J. Wood’un yönettiği Mikrorobotik Laboratuvarına, bacaklı minyatür robotların üretimi ve kontrolü üzerine çalışmak için araştırmacı olarak katıldım. 2015 yılından beri Bilkent Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümünde doktor öğretim üyesi olarak çalışıyorum ve Minyatür Robotik Laboratuvarının direktörlüğünü yapıyorum (Laboratuvarın bölüm websitesi üzerinden linki | Laboratuvarın kendi websitesi).

EĞİTİM

Doktora, Makine Mühendisliği, Carnegie Mellon Üniversitesi (2012)
Yüksek Lisans, Makine Mühendisliği, Carnegie Mellon Üniversitesi (2010)
Lisans, Mekatronik Mühendisliği, Sabancı Üniversitesi (2007)

ARAŞTIRMA

Bir mühendis olarak, benim motivasyonum hem bilimsel hem de uygulama tabanlı; minyatür robotik alanındaki bilimsel olarak ilginç gerçek hayat problemlerine cevap vermeye çalışıyorum. Bunu yapabilmek için çoğu zaman ilham için doğaya bakıyorum çünkü gerçek hayattaki sorunlara doğa çoğu zaman evrimle bir cevap buluyor. Uygulama tabanlı motivasyon ve doğadan esinlenen bir yaklaşımla, deneysel, disiplinlerarası ve ortak çalışmaya dayalı robotik araştırmaları yapıyorum. Teorileri test etmenin ve prototipler üretmenin robotik araştırmalarında çok önemli bir yeri olduğuna inanıyorum. Bu nedenle benim araştırma metodolojim teorik çözümler üretmeye, bu teorileri detaylı bir şekilde test edebileceğimiz enstrümanlar üretmeye ve prototiplemeye odaklanıyor. Bunun yanında, problemler ve çözümleri nadiren tek bir disiplinden çıkıyor, bu nedenle de bilimsel araştırmaların disiplinler arası iş birliğiyle yapılması gerektiğine inanıyorum.

Ana hedefim, herhangi bir işi becerebilmek için gerekli sensörleri ve manipülatörleri taşıyabilecek, ancak mevcut robotlardan daha küçük ve daha ucuz robotlar oluşturarak, sanayide ve günlük yaşamda minyatür robotların kullanımını yaygınlaştırmaktır. Bu amaca yönelik olarak, bir bilim olarak robotik alanına katkı yapmak ve aşağıdaki soruları cevaplamak için alışılmadık ve yeni robotik sistemler inşa etmekle ilgileniyorum:

1. Minyatür robotları nasıl daha kolay ve / veya ucuza yapabiliriz? Minyatür robotlarla ilgili en önemli sorunlardan biri, pahalı ve yapımı zor olmasıdır. Minyatür cihazlarda sıklıkla kullanılan üretim yöntemi olan NEMS / MEMS üretimi, uzun süren bir kullanıcı eğitimi gerektirir, kullanılabilecek malzemeler açısından çok seçicidir ve pahalı bir altyapı gerektirir. Araştırmam, üretim karmaşıklığını azaltmak için düzlemsel üretim ve katlama teknikleri kullanılarak üretilen küçük robotlar üzerine odaklanmaktadır.

2. Robotları ve mekanizmalarını nasıl daha küçük hale getirebiliriz? Minyatür robotlar / mekanizmalar yaratmanın ardındaki temel neden, makro ölçekli robotlara kıyasla, ölçeklendirme yasaları sayesinde avantajlara sahip mekanizmalar oluşturmaktır. Küçültüldüğünde avantajlı performansa sahip mekanizmalara örnek, hidrofobik yüzen robot ayaklarıdır. Yüzen bir robot belirli bir ağırlığın altında olacak şekilde tasarlandığında, bu hidrofobik bacaklar, robotun kaldırma kuvveti kullanmadan su yüzeyinde kalmasını sağlamak için yüzey gerilimini kullanabilir; dolayısıyla robotun enerji verimliliğini artırabilir.

3. Minyatür robotların yeteneklerini nasıl optimize ederiz? Minyatür robotlar, sınırlı taşıma kapasiteleri nedeniyle, ticari olarak temin edilebilen sensörleri ve manipülatörleri taşımakta zorlanırlar. Bununla birlikte, robotları küçültmek,  kabiliyetlerini azaltmak veya karmaşıklıklarını artırmak anlamına gelmemelidir. Araştırmam, çevreyi algılamak ve robota güç vermek için kullanılabilecek yük kapasitesileri gibi yetenekleri artırmak için minyatür robot prototiplerini test etmeye ve modellemeye dayanıyor.

İLGİLİ YAYINLAR

    Journal Paper
  • Askari, M., Uğur, M., Mahkam, N., Yeldan, A., Özcan, O. (2023). "Control and Study of Bio-Inspired Quadrupedal Gaits on an Underactuated Miniature Robot", Bioinspiration & Biomimetics, v.18(2) p.026004, DOI: https://doi.org/10.1088/1748-3190/acb127
  • Özbek, D., Yılmaz, T.B., Kalın, M.A.İ., Özcan, O. (2022). "Design and Fabrication of Soft 3D Printed Sensors and Performance Analysis of the Soft Sensors in a C-Leg as Sensing Element", Hittite Journal of Science and Engineering, v.9(3) p.193-204, DOI: https://doi.org/10.17350/HJSE19030000271
  • Uğur, M., Uygun, M., Bakır, A., Özcan, O. (2022). "Path Tracking and Connection Mechanism of a Reconfigurable, Foldable, Legged, and Miniature Robot", Hittite Journal of Science and Engineering, v.9(3) p.205-211, DOI: https://doi.org/10.17350/HJSE19030000272
  • Özbek, D., Yılmaz, T.B., Kalın, M.A.İ., Şentürk, K., Özcan, O. (2022). "Detecting Scalable Obstacles using Soft Sensors in the Body of a Compliant Quadruped", IEEE Robotics & Automation Letters, v.7(2) p.1745-1751, DOI: https://doi.org/10.1109/LRA.2022.3141655
  • Mahkam, N., Uğur, M., Özcan, O. (2022). "Effect of Feet Failure and Control Uncertainties on the Locomotion of Multi-Legged Miniature Robots", IEEE Robotics & Automation Letters, v.7(2) p.5568-5574, DOI: https://doi.org/10.1109/LRA.2022.3157945
  • Mahkam, N., Özcan, O. (2021). "Gait and Locomotion Analysis of a Soft-Hybrid Multi-Legged Modular Miniature Robot", Bioinspiration & Biomimetics, v.16(6) p.066009, DOI: https://doi.org/10.1088/1748-3190/ac245e
  • Mahkam, N., Özcan, O. (2021). "A Framework for Dynamic Modeling of Legged Modular Miniature Robots with Soft Backbones", Robotics and Autonomous Systems, v.144 p.103841, DOI: https://doi.org/10.1016/j.robot.2021.103841
  • Güç, A.F., Yumrukçal, Z., Özcan, O. (2020). "Nonlinear Identification and Optimal Feedforward Friction Compensation for a Motion Platform", Mechatronics, v.71 p.102408, DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2020.102408
  • Mahkam, N., Bakır, A., Özcan, O. (2020). "Miniature Modular Legged Robot With Compliant Backbones", IEEE Robotics and Automation Letters, v.5(3) p.3923 - 3930, DOI: https://doi.org/10.1109/LRA.2020.2982362
  • Kalın, M. A. İ., Aygül, C., Türkmen, A., Kwiczak-Yiğitbaşı, J., Baytekin, B., Özcan, O. (2020). "Design, Fabrication, and Locomotion Analysis of an Untethered Miniature Soft Quadruped, SQuad", IEEE Robotics and Automation Letters, v.5(3) p.3854 - 3860, DOI: https://doi.org/10.1109/LRA.2020.2982354
  • Karakadıoğlu, C., Askari, M., Özcan, O. (2020). "The Effect of Large Deflections of Joints on Foldable Miniature Robot Dynamics", Journal of Intelligent & Robotic Systems p.1-14, DOI: https://doi.org/10.1007/s10846-020-01169-1
  • Özcan, O., Wang, H., Taylor, J., Sitti, M. (2014). "STRIDE II: A Water Strider-Inspired Miniature Robot with Circular Footpads", International Journal of Advanced Robotic Systems, v.11 p.85, DOI: https://doi.org/10.5772/58701
  • Baisch, A., Özcan, O., Goldberg, B., Ithier, D., Wood, R. (2014). "High Speed Locomotion for a Quadrupedal Microrobot", The International Journal of Robotics Research, v.33(8) p.1063-1082, DOI: https://doi.org/10.1177/0278364914521473
  • Özcan, O., Hu, W., Sitti, M., Bain, J., Ricketts, D. (2014). "Investigation of Tip Current and Normal Force Measured Simultaneously During Local Oxidation of Titanium using Dual-Mode Scanning Probe Microscopy", Micro & Nano Letters, IET, v.9(5) p.332-336, DOI: https://doi.org/10.1049/mnl.2014.0089
  • Özcan, O., Sitti, M. (2012). "Modeling of Conductive Atomic Force Microscope Probes for Scanning Tunneling Microscope Operation", Micro & Nano Letters, IET, v.7(4) p.329-333, DOI: https://doi.org/10.1049/mnl.2011.0671
  • Önal, Ç.D., Özcan, O., Sitti, M. (2011). "Automated 2-D Nanoparticle Manipulation using Atomic Force Microscopy", Nanotechnology, IEEE Transactions on, v.10(3) p.472-481, DOI: https://doi.org/10.1109/TNANO.2010.2047510
    • Conference Paper
  • Uğur, N., Arslan, B., Özzeybek, A., Özcan, O. (2023). "Effects of Compliance on Path-Tracking Performance of a Miniature Robot", IEEE 6th International Conference on Soft Robotics (RoboSoft), 2023 (Under Review)
  • Bakır, A., Özbek, D., Abazari, A., Özcan, O. (2023). "SCoReR: Sensorized Collision Resilient Aerial Robot", IEEE 6th International Conference on Soft Robotics (RoboSoft), 2023 (Under Review)
  • Mahkam, N., Yılmaz, T.B., Özcan, O. (2021). "Smooth and Inclined Surface Locomotion and Obstacle Scaling of a C-Legged Miniature Modular Robot", IEEE 4th International Conference on Soft Robotics (RoboSoft), 2021 p.9-14, DOI: https://doi.org/10.1109/RoboSoft51838.2021.9479218
  • Dilaveroğlu, L., Özcan, O. (2020). "MiniCoRe: A Miniature, Foldable, Collision Resilient Quadcopter", IEEE International Conference on Soft Robotics (RoboSoft) p.176-181, New Haven, CT, USA, DOI: https://doi.org/10.1109/RoboSoft48309.2020.9115993
  • Askari, M., Özcan, O. (2019). "Dynamic Modeling and Gait Analysis for Miniature Robots in the Absence of Foot Placement Control", IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) p.9754-9760, 12 August 2019, Montreal, QC, Canada, Canada, DOI: https://doi.org/10.1109/ICRA.2019.8793533
  • Aygül, C., Kwiczak-Yiğitbaşi, J., Baytekin, B., Özcan, O. (2019). "Joint Design and Fabrication for Multi-Material Soft/Hybrid Robots", IEEE International Conference on Soft Robotics (RoboSoft) p.477-482, 27 May 2019, Seoul, Korea (South), Korea (South), DOI: https://doi.org/10.1109/ROBOSOFT.2019.8722769
  • Mahkam, N., Özgüven, Ö.B., Özcan, O. (2019). "Katlanabilir Moduler Minyatur Robotlar Icin Esnek Omurga Modulu Tasarimi (En iyi makale ödülü)", Türkiye Robotbilim Konferansı (TORK), İstanbul, Türkiye
  • Askari, M., Yeldan, A., Özcan, O. (2019). "Katlanabilir Robotlarda Uretim Kaynakli Boyutsal Kacikliklarin Bacak Yorungesine ve Robot Dinamiklerine Etkileri", Türkiye Robotbilim Konferansı (TORK), İstanbul, Türkiye
  • Güç, A.F., Yumrukçal, Z., Özcan, O. (2019). "Iki Eksenli Gimbal Sistemlerinin Benzetiminde Dogrusal Olmayan Surtunme Etkilerinin Tanilanmasi", Türkiye Robotbilim Konferansı (TORK), İstanbul, Türkiye
  • Güç, A.F., Kalın, M.A., Karakadıoğlu, C., Özcan, O. (2017). "C-Quad: A Miniature, Foldable Quadruped with C-Shaped Compliant Legs", IEEE ROBIO’17. IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics p.26-31, Macau, China, DOI: https://doi.org/10.1109/ROBIO.2017.8324389
  • Askari, M., Karakadıoğlu, C., Ayhan, F., Özcan, O. (2017). "MinIAQ-II: A Miniature Foldable Quadruped with an Improved Leg Mechanism", IEEE ROBIO’17. IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics p.19-25, Macau, China, DOI: https://doi.org/10.1109/ROBIO.2017.8324388
  • Karakadıoğlu, C., Askari, M., Özcan, O. (2017). "Design and Operation of MinIAQ: An Untethered Foldable Miniature Quadruped with Individually Actuated Legs", IEEE AIM’17. IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics p.247-252, Munich, Germany, DOI: https://doi.org/10.1109/AIM.2017.8014025
  • Bruhwiler, R., Goldberg, B., Doshi, N., Özcan, O., Jafferis, N., Karpelson, M., Wood, R. (2015). "Feedback Control of a Legged Microrobot with On-Board Sensing", IROS'15. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems p.5727-5733, Hamburg, Germany, DOI: https://doi.org/10.1109/IROS.2015.7354190
  • Özcan, O., Baisch, A., Ithier, C., Wood, R. (2014). "Powertrain Selection for a Biologically-Inspired Miniature Quadruped Robot", ICRA’14. IEEE International Conference on Robotics and Automation p.2398-2405, Hong Kong, China, DOI: https://doi.org/10.1109/ICRA.2014.6907192
  • Goldberg, B., Karpelson, M., Özcan, O., Wood, R. (2014). "Planar Fabrication of a Mesoscale Voice Coil Actuator", ICRA’14. IEEE International Conference on Robotics and Automation p.6319-6325, Hong Kong, China, DOI: https://doi.org/10.1109/ICRA.2014.6907791
  • Karpelson, M., Waters, B., Goldberg, B., Mahoney, B., Özcan, O., Baisch, A., Meyitang, P., Smith, J., Wood, R. (2014). "A Wirelessly Powered, Biologically-Inspired Ambulatory Microrobot", ICRA’14. IEEE International Conference on Robotics and Automation p.2384-2391, Hong Kong, China, DOI: https://doi.org/10.1109/ICRA.2014.6907190
  • Aukes, D., Özcan, O., Wood, R. (2014). "Monolithic Design and Fabrication of a 2-DOF Bio-Inspired Leg Transmission", Living Machines: Biomimetic and Biohybrid Systems p.1-10, Rome, Italy, DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-09435-9_1
  • Seitz, B., Goldberg, B., Doshi, N., Özcan, O., Christensen, D., Hawkes, E., Cutkosky, M., Wood, R. (2014). "Bio-Inspired Mechanisms for Inclined Locomotion in a Legged Insect-Scale Robot", 2014 ROBIO, IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Bali, Indonesia, DOI: https://doi.org/10.1109/ROBIO.2014.7090428
  • Özcan, O., Baisch, A. T., Wood, R. (2013). "Design and Feedback Control of a Biologically-Inspired Miniature Quadruped", IROS’13. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems p.1438-1444, Tokyo, Japan, DOI: https://doi.org/10.1109/IROS.2013.6696538
  • Önal, Ç.D., Sümer, B., Özcan, O., Nain, A., Sitti, M. (2011). "Tip Based Robotic Precision Micro/Nanomanipulation Systems", SPIE Defense, Security, and Sensing, International Society for Optics and Photonics p.80580M, Orlando, FL, USA, DOI: https://doi.org/10.1117/12.889121
  • Özcan, O., Wang, H., Taylor, J., Sitti, M. (2010). "Surface Tension Driven Water Strider Robot using Circular Footpads", ICRA’10. IEEE International Conference on Robotics and Automation p.3799-3804, Anchorage, AK, USA, DOI: https://doi.org/10.1109/ROBOT.2010.5509843
  • Önal, Ç.D., Özcan, O., Sitti, M. (2009). "Automated 2-D Nanoparticle Manipulation with an Atomic Force Microscope", ICRA’09. IEEE International Conference on Robotics and Automation p.1814-1819, Kobe, Japan, DOI: https://doi.org/10.1109/ROBOT.2009.5152241
    • Book Chapter
  • Önal, Ç.D., Özcan, O., Sitti, M. (2012). "Automated Tip Based 2-D Mechanical Assembly of Micro/Nanoparticles", In J.J. Gorman, and B. Shapiro (Eds.), Feedback Control of MEMS to Atoms, Springer p.69-108, DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4419-5832-7_4
  • Önal, Ç.D., Özcan, O., Sitti, M. (2010). "Atomic Force Microscopy Based Nanomanipulation Systems", In K. Settler (Ed.), Handbook of Nanophysics: Nanomedicine and Nanorobotics (Chapter 42) p.42-1 -- 42-15, DOI: https://doi.org/10.1201/9781420075496
    • Ph.D. Thesis
  • Özcan, O. (2012). "Tip Based Automated Nanomanipulation using Scanning Probe Microscopy", Carnegie Mellon University, Mechanical Engineering Department, Pittsburgh, PA, USA, Full Text