Megfogó egység mechanikai modellezése a szingularitást kihasználva
Az Acroboter (Autonomous Collaborative Robots to Swing and Work in Everyday EnviRonment) egy EU projekt keretében fejlesztett beltéri szervizrobot. Alapgondolata, hogy egy épületben a legnagyobb szabad felület a mennyezet. Ebből adódik, hogy ez a rendszer egy, a mennyezetre szerelt rácsozaton, a rácspontokhoz (anchor pontok) való kapcsolódás megváltoztatásával mozog. A mászó egységhez kapcsolódó, csévélhető kötélen függő lengő egységet légcsatornázott ventilátorok működtetik, és feladata kisebb tárgyak vagy más kisebb mobilitású (pl. földön mozgó) szervizrobotok három dimenzióban történő mozgatása.
A létező mechanizmus problémája, hogy a mászó egysége nagyon lassan változtat pozíciót, mivel csavarok becsavarásával rögzíti magát. Ezen túl annak köszönhetően, hogy a tárcsák kivitelezése pontatlan, a szerkezet képtelen megfelelően működni.
A mászó egység megfogó mechanizmusának koncepcionális tervezését egy korábbi munkában már megvalósították [1].
Az újratervezett megfogó egység a gyorsszorítók elvén működik, ami az ipar különböző területein használatos. Például hegesztés során, az alkatrészek összefogására, vagy akár egy asztalosműhelyekben bútor összeragasztásához alkalmazzák.
A szingularitásnak köszönhetően a megfogó erő a mechanizmus teherbíró képességével lesz egyenlő, mivel így viszonylag kis aktuátorerő szükséges a megfogáshoz. Továbbá, ha a szerkezet elérte a szinguláris helyzetet, nagyfokú biztonságot garantál, még áramkimaradás esetén is, amely a robot sajátosságai miatt elengedhetetlen.
A kérdés a következő: Lehet-e hatékonyan felhasználni az ilyen típusú szorítókat egy robotrendszer esetén?
Ezen munka célja a konstrukció működőképességének vizsgálata, valamint a fizikai paraméterek optimalizálása a mászó egységre nézve. Továbbá a tanulmány egy szisztematikus módszert kíván adni, mely széles körben alkalmazható hasonló megfogó és szorító mechanizmusok tervezéséhez.
A vizsgált négycsuklós mechanizmus több test dinamikai rendszerként kerül modellezésre [2]. A kinematikai leírás természetes koordinátákkal történik, a szokásos minimális számú általános koordináta használata helyett, annak érdekében, hogy a trigonometrikus transzcendens függvények elkerülhetőek legyenek, csökkentve ezáltal a számítások időigényét. Mindamellett a szingularitás modellezése és feloldása egy kihívást jelentő feladat.
[1] Tóth Attila, Acroboter mászóegység koncepció tervezési feladat, Budapest, 2012
[2] Javier Garcia de Jalón, Eduardo Bayo, Kinematic and Dynamic Simulation of Multibody Systems
szerzők
-
Hidas Anna
ipari termék- és formatervező mérnöki
nappali alapszak -
Mátyás Dóra
ipari termék- és formatervező mérnöki
nappali alapszak
konzulensek
-
Zelei Ambrus
tudományos segédmunkatárs, (külső) -
Bencsik László
doktorandusz, Műszaki Mechanikai Tanszék
