|
Thesis
/ | ROMDOC-THESIS-2016-638 |
Robot autonom de deplasare în plan vertical cu fixare vacuumetrică
Apostolescu, Tudor Cătălin
2010-11-01
Abstract: ROBOT AUTONOM CU DEPLASARE ÎN PLAN VERTICAL CU FIXARE VACUUMETRICĂ Robotul mobil cu deplasare în plan vertical conceput, proiectat şi cercetat experimentat în teza de doctorat, îşi propune rezolvarea deplasării autonome pe suprafeţe verticale, înscriindu-se în domeniul de actualitate al cercetării roboţilor mobili. Cinematica mişcării robotului se realizează prin intermediul a patru grade de mobilitate de la nivelul a două platforme cu mişcări relative de translaţie şi de rotaţie între ele. Soluţia constructivă a robotului este originală, neîntîlnită până în prezent în literatura de specialitate. Fixarea robotului pe suprafeţele verticale, aşa cum tema tezei de doctorat o impune, este realizată prin intermediul a câte 3 ventuze vacuumetrice, plasate la capătul a câte 3 picioare, poziţionate în vârfurile unui triunghi echilateral, corespondent formei geometrice a platformelor. Autonomia deplasărilor a impus acţionarea electrică pentru toate gradele de libertate, cât şi pentru crearea depresiunii necesare ventuzelor, creată de o pompă de vid amplasată pe robot. Este promovat un sistem de acţionare simultană a deplasării picioarelor cu ventuze prin intermediul unor mecansime de avans cu şurub, antrenate prin intermediul unei transmisiei cu curea dinţată. Mişcările între cele două platforme, de rotaţie şi de translaţie sunt realizate de o transmisie cu două roţi de curea, repsectiv cu mecanisme de tip pinion – cremalieră, ambele asigurate de ghidaje cu precizie ridicată. Lucrarea conţine o cercetare originală referitoare la susţinerea pe ventuze. Sunt determinate experimental capacităţile portante/forţele de fixare ale ventuzelor la încărcări exterioare cu forţe normale, laterale şi forţe combinate. Încercările sunt efectuate la depresiuni şi deformaţii diferite ale ventuzei. Este studiată fixarea pe suprafaţe din diferite materiale (sticlă, aluminiu şi textolit) şi diferite rugozităţi. Este cercetată şi influenţa prezenţei unor lichide pe suprafaţa de sprijin: apă şi detergent pentru curăţat geamul. Pentru efectuarea încercărilor la forţă laterală şi forţe combinate (normale şi laterale) este realizat un stand original, foarte performant, capabil să măsoare deplasarile laterale şi normale la diferite încărcări ale ventuzei şi la diferite valori ale depresiunii. În proiectare sunt folosite metode moderne CAD. S-a utilizat mediul SolidWorks, atât pentru proiectarea constructivă, cât şi pentru studiul cinematic şi dinamic. Impunându-se ca scop-a proiectat şi s-a realizat fizic un robot cu gabarit minim (350 mm x 350 mm x 220 mm), cu greutate redusă şi cu mobilitate totală într-un plan vertical de operare. Modelarea şi simularea dinamicii robotului sunt făcute în mediul SolidWorks - CosmosMotion, care a făcut posibilă preluarea datelor inerţiale din modelul CAD şi introducerea caracteristicilor cinematice ale unei acţionări optime. Conducerea robotului este făcută de un sistem de comandă dezvoltat în mediul de programare LabView, care permite o interfaţă comodă cu o placa performantă de achiziţie de date. Robotul, echipat şi cu un senzor ultrasonic realizează cu succes deplasările în plan vertical după diversele traiectorii necesare şi este capabil să ocolească obstacolele ce pot interveni. AUTONOMOUS ROBOT WITH VERTICAL DISPLACEMENT AND VACUUMMETRIC ATTACHMENT SYSTEM The mobile robot with vertical displacement that was developed, researched, designed and tested in the present thesis aims to develop a solution for solving the autonomous displacement on vertical surfaces, integrated to the present research field of mobile robots. The kinematics of the robot’s movement is achieved via four degrees of freedom with two platforms with relative translation and rotation movement between them. This original constructive solution for the robot is not found presently in the reference literature. The attachment of the robot on vertical surfaces, as the doctorate thesis imposes, is achieved using 3 vacuumetric suction cups, placed at the end of 3 legs, positioned at the tip of an equilateral triangle, corresponding to the geometrical shape of the platforms. The movement autonomy imposed an electrical driving system for all degrees of freedom, also for creating the necessary depression for the suction cups, ensured by a vacuum pump placed on the robot. A simultaneous driving system is used for the robot’s feet using a screw mechanism, driven by o toothed belt. The movements between the two platforms, translation and rotation are done using a transmission with two belt wheels, type pinion rack, both ensured by precision guiding mechanisms. The thesis contains an original research concerning the robot’s support on suction cups. The fixing forces for the suction cups at external loads with normal, lateral and combined forces are determined. The tests include different depressions and deformations for the suction cups. Support on different surfaces with different roughness levels is studied (glass, aluminum, textolite). Also the presence of different liquids on the work surface is studied: water, window cleaning liquids. An innovative experimental set up was developed for tests at lateral and combined forces (normal and lateral), suited for measuring normal and lateral displacements for different loads on the suction cup and for different values of depression. The design includes modern CAD development. SolidWorks software was used for the constructive design, as well as for the cinematic and dynamic study. A minimal overall size robot was designed and manufactured (350 mm x 350 mm x 220 mm), with reduced overall weight and total mobility in a vertical operating plane. Modelling and simulation for the robot dynamics is done using the SolidWorks – Cosmos Motion enviroment, allowing inertial data aquisition from the CAD model and insertion of kinematic characteristics for optimal driving. The robot driving is ensured by a comand system developed using LabView software facilities, which allows for an easy interface with the performant data aquisition board. The robot has an ultrasonic sensor to ensure a safe vertical displacement with necessary trajectories and obstacle avoiding.
Keyword(s): Roboţi mobili -- Teză de doctorat ; Roboţi profesionali -- Teză de doctorat ; Roboţi căţărători -- Teză de doctorat
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files
Record created 2016-11-15, last modified 2016-11-15
Similar records
| People who viewed this page also viewed: |
|
|
Be the first to review this document.
Start a discussion about any aspect of this document.
guest ::