Hatlábú robot mechatronikai tervezése, dinamikai modellezése és irányítása

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Harmati István
Irányítástechnika és Informatika Tanszék

A dolgozat egy RHex-szerű robot megépítésének előkészületeit írja le, ami magába foglalja mozgásának szimulálását, motorméretezését, a robot lábának tervezését, megvalósítását, ezen lábak szimulációját, a Test Bench lábparamétert mérő műszer megépítését, az általa validált eredményeket, robot járásparamétereniek és rugóállandójának optimalizálását és áramkörének megtervezését.

Az RHex egy bioinspirált hatlábú robot, mely lábanként egy-egy aktuátorral rendelkezik. Geometriáját tekintve a láb félkör formájú, melyek teljesen körbe tudnak fordulni. Emiatt mozgása részben hasonlít a kerekes robotokéhoz. Mechanikai egyszerűsége ellenére olyan összetettebb mozgási feladatokra is képes, mint a futás, szaltózás, fordulás, ugrálás és lépcsőzés.

A megépítés előfeltételeként elvégeztem a robot analitikus modellezését, mozgásának szimulálását és láb paramétereinek validálását. CAD modellezés és végeselemes módszer segítségével meghatároztam a robot dimenzióit, össztömegét, súlypontjának elhelyezkedését, lábának rugóállandóját és sajátfrekvenciáját.

A járásalgoritmus, a motorszabályozás és a mechanika együttes szimulációját SimMechanics környezetben végeztem az importált CAD modellel. A mozgásszimuláció eredményei alapján kiválasztottam a megfelelő motort és akkumulátort, amivel kibővítettem a CAD modellt. Részecske-raj optimalizáció segítségével optimalizáltam a járási paramétereket, az energiaveszteségeket, a járási sebességet és a láb rugóállandóját.

A láb optimális rugóállandója és mechanikai terhelhetősége a robot tömege alapján számítható. A dolgozatban ismertetve van több fajta anyagú és megmunkálási technológiájú láb megvalósítása is.

A láb szimulációs eredményeinek validálása egy részben saját fejlesztésű Test Bench mérőműszerrel történt. A Test Bench négy fő részből áll: lábütő készülék, motormeghajtó, mérőáramkör és számítógépes kezelőfelület. Jellegüket tekintve, a méréseket feloszthatjuk statikus és dinamikus mérésekre. Statikus mérésekkel a láb terhelhetőségét és rugóállandóját számítottam ki, dinamikus mérésekkel pedig a láb csillapítását illetve sajátfrekvenciáját.

A dolgozat utolsó része a robot lábainak meghajtásáért felelős áramkör megtervezését mutatja be.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.