Recent achievements in robotics and automation technology has openedthe door towards different machining methodologies based on material removal.Considering the non force feedback nature of non-contact machiningmethods, careful attention on motion control design is a primary requirementfor successful achievement of precise cutting both in machining and insurgery processes.This thesis is concerned with the design of pre-processing methods andmotion control techniques to provide both automated and human-assistivenon-contact machining of random and complex shaped contours. In thatsense, the first part of the thesis focuses on extraction of contours and generationof reference trajectories or constraints for the machining system.Based on generated trajectories, two different control schemes are utilizedfor high precision automated machining. In the first scheme, preview controlis adopted for enhancing the tracking performance. In the second scheme,control action is generated based on direct computation of contouring errorin the operational space by introducing a new coordinate frame moving withthe reference contour. Further, non-contact machining is extended for realizationin a master/slave telerobotic framework to enable manual remotecutting by a human operator. With the proposed approach, the human operator(i.e. a surgeon) is limited to conduct motion within a desired virtualconstraint and is equipped with the ability of adjusting the cutting depthover a that contour providing advantage for laser surgery applications. Theproposed framework is experimentally tested and results of the experimentsprove the applicability of proposed motion control schemes and show thevalidity of contributions made in the context of thesis.

Robotik ve otomasyon teknolojilerindeki son gelişmeler, farklı işleme yöntemleri için yeni kapılar açmıştır. Temassız işleme yöntemlerinin kuvvet geri beslemesi içermeyen yapısı değerlendirildiğinde, yüksek hassasiyetli kesimin hem imalat süreçlerinde hem de cerrahi süreçlerde elde edilmesi için hareket denetim sistemi tasarımına büyük özen gösterilmesi gerekmektedir.Bu tez, rastgele ve karmaşık şekilli eğrilerin hem otomatik hem de bilgisayar destekli manuel temassız imalatını mümkün kılacak çeşitli ön işleme yöntemlerinin ve hareket denetim tekniklerinin tasarımını ele almaktadır. Bu bağlamda, tezin ilk bölümü bu eğrilerin çıkarımına ve işleme sistemi için gerekli referans gezingelerinin ve kısıtların oluşturulmasına odaklanmaktadır. Rastgele şekilli çevritlerin yüksek hassasiyetli otomatik işlenmesi için iki farklı denetleyici şeması uyarlanmıştır. Birinci şemada, özellikle keskin köşeler içeren şekillerin işleme performanslarının iyileştirilmesi adına önizleme denetleyicisi kullanılmıştır. İkinci şemada, denetleyici çıktısı görev uzayında tanımlanan ve referans çevrit ile birlikte hareket eden yeni bir koordinat sistemi üzerinden çevrit hatasının dogrudan hesaplanması temelinde oluşturulmuştur. Bir adım öteye gidilerek, önerilen yöntem temassız işlemenin, bir efendi/ köle yapısı ve telerobotik uygulama çerçevesin de bir operatör tarafından uzaktan ve manuel bir şekilde yapılmasını mümkün kılmıştır. Önerilen bu yeni yöntemle insan operatörün (örn. bir cerrahın) hareketi belirli sanal sınırlar içerisine limitlendirilmiş ve bu sayede belirlenen çevrit üzerinde kesme derinliğinin ayarlanması mümkün kılınarak lazer cerrahi işlemleri için avantaj sağlanmıştır. Önerilen çerçeve deneysel olarak gerçeklenmiştir ve deney sonuçları önerilen hareket denetim şemalarının uygulanabilirliğini ve tez kapsamında yapılan katkıların geçerli olduğunu kanıtlamaktadır.