Search

There is a growing interest in the field of Aerial Manipulation systems where standard Unmanned Aerial Vehicles work in parallel with attached robotic manipulators in order to achieve tasks with the supervision or minimum supervision of the operating personnel. Such systems can be introduced in the field of Non-Destructive Testing and provide an alternative solution in monitoring the current state of systems and structures. This research project presents the design of a customized Unmanned Aerial Vehicle able to carry multiple payloads up to 3kg. The first chapter presents various Non-Destructive testing techniques and their implementation with Unmanned Aerial Vehicles. In the second chapter, a brief introduction on UAV’s and the implementation of a compact customized system made for Aerial Thermography is presented. In the third chapter, an improved design was made in order to carry a fully functional 4 DOF manipulator. Firstly, the proposed design was tested via finite element analysis (FEA) in order to confirm the rigidity of the drone frame under various flight states and under maximum load carried by the drone. The results of the FEA presented sufficient rigidity during take-off, hovering, and pitch states. Then the components required for implementing the system were selected and the wiring diagram of the system is presented. The design and simulation of the robotic manipulator is presented next as well as the complete assembly of the proposed system. Finally, the cost of manufacturing the parts required for assembly of the UAV and robotic manipulator frames, as well as the cost of all electronic components, is calculated., Pastaruoju metu vis daugiau dėmesio yra skiriama ore valdomoms sistemoms, kur standartinės nepilotuojamos oro transporto priemonės dirba lygiagrečiai su pritvirtintais robotais manipuliatoriais, kad pasiektų jiems iškeltas užduotis esant pilnam ar dalinam jų valdymui. Tokio pobūdžio sistemos gali būti naudojamos neardomųjų bandymų srityje, kur jos gali pasitarnauti kaip alternatyvus sprendimas stebint ir įvertinant esamąją sistemų ir struktūrų būklę. Šiame darbe projektuojamas bepilotis orlaivis, pritaikytas individualiems poreikiams ir galintis gabenti kelis skirtingus krovinius iki 3 kg svorio. Pirmajame skyriuje pateikiami įvairūs neardomųjų bandymų metodai ir jų įgyvendinimas naudojant bepiločius orlaivius. Antrajame skyriuje pateikiama trumpa apžvalga apie bepiločius orlaivius bei pristatoma sukurta kompaktiška sistema oro termografijai. Trečiajame skyriuje pristatomas patobulinta konstrukcija, pritaikyta veikiančiam keturių laisvės laipsnių roboto manipuliatoriaus gabenimui. Pirmiausia siūloma konstrukcija buvo išbandyta baigtinių elementų metodu (BEM), siekiant patvirtinti orlaivio rėmo tvirtumą esant skirtingoms skrydžio metu būsenoms ir didžiausiai orlaivio apkrovai. Baigtinių elementų metodo rezultatai parodė tvirtumą pakilimo, kybojimo ir tangažo būsenose. Toliau pateikiama informacija apie reikiamų komponentų pasirinkimą bei pristatoma sistemos pajungimo schema. Taip pat pateikiami roboto manipuliatoriaus konstrukcija bei modeliavimo rezultatai kartu su pilna visos sistemos surinkimo informacija. Pabaigoje apskaičiuojamos komponentų reikalingų bepiločio orlaivio ir roboto manipuliatoriaus konstrukcijoms integruoti išlaidos kartu su elektroninių komponentų išlaidomis.

The humanoid robot arm project has been started to evolve in the JSC Baltic Orthoservice during the professional practice. The aim of the projectis is to design a humanoid robot arm which would be as much familiar to human arm with its size, movements, parameters, appearance. The design condition for the arm is an additive manufacturing technology – Selective Laser Sintering (better known as three-dimensional printing) of the material PA2200 which is owned by the company. The need occurs to represent company’s activities in international exhibitions and trade shows to attract potential clients’ attention, thus 3D printing for robot arm parts was selected as manufacturing technology. The robotic project is developed in six student team who plays a different role of robotic arm creation – mechanical design, automation, electronics computation, coding and programming. This robotic arm is a test arm to check whether the chosen mechanical design, automation suitable for later development. The aim of the Bachelor thesis is to design humanoid robot arm model so that the robot arm will be able to perform as manipulator and handle the minimum load of 10N. The objectives of the thesis: 1. Determine approximate real-size robot arm dimensions; 2. Design robot arm model in Solidworks system so that it could support 10 N load at its weakest position and perform as a manipulator; 3. Perform structural strength calculations for the designs’ approach; 4. Calculate manufacturing parameters for humerus bone; 5. Perform financial ratios’ calculations and evaluate company’s financial situation of the year 2012-2013; 6. Evaluate company’s quality management tools. The robot arm dimensions were calculated using Golden section rule. The robot arm model was created and the static analysis for the structure under 10N load was accomplished. Since the risky geometries were defined in shoulder joint, humerus and radius bones, the design was changed to perform the strength analyst handle the least desirable load of 10N. Since the structure was safe, the manufacturing parameters for humerus bone were calculated when the bone model is printed in EOS P 396 3D printer. The company’s financial situation was evaluated performing calculations of financial ratios of balance sheet and Income statement in order to evaluate the present situation of the company for project development in the future and company’s together with quality management in the company., Humanoidinio roboto projektas buvo pradėtas vystyti įmonėje UAB Baltic Orthoservice profesinės praktikos metu. Projekto tikslas yra suprojektuoti roboto ranką, kuri būtų kuo panašesnė į žmogaus savo dydžiu, judėjimu, išvaizda. Modelio gamybos tipas yra priedų technologija – medžiagos PA2200 atrankaus lazerio sukietinimas (dar žinomas kaip trimtais spausdinimas). Poreikis reprezentuoti įmonės veiklas tarptautinėse parodose ir klientų dėmesio pritraukimas paskatino naudoti spausdinimo technologiją roboto rankos gamyboje. Projektas vykdomas šešių studentų komandoje, kurioje kiekvienas užima skirtingas pareigas – mechaninio projektavimo, valdymo, elektroninio projektavimo, kodavime bei programavimo . Tai šis produktas yra skirtas atlikti tyrimams, kad patikrinti ar dizainas tinkamas tolimesniam rankos tobulinimui. Bakalauro darbo tikslas yra suprojektuoti humanoidinio roboto ranką taip, kad ji galėtų operuoti kaip manipuliatorių ir laikyti minimalią 10N apkrovą.. Bakalauro darbo uždaviniai: 1. Nustatyti apytikrius realios roboto rankos matmenis 2. Suprojektuoti roboto rankos modelį Solidworks sistemoje, kad ji atlaikytų 10 N apkrovą silpniausioje rankos pozicijoje ir veiktų kaip manipuliatorius 3. Atlikti stiprumo skaičiavimus modelių siūlymams; 4. Apskaičiuoti alkūnkaulio gamybos parametrus; 5. Atlikti įmonės finansinių rodiklių skaičiavimus ir įvertinti finansinę įmonės situaciją 2012-2013 metai; 6. Įvertinti įmonės kokybės valdymą. Roboto rankos matmenys buvo apskaičiuoti naudojant Auksinio pjūvio taisyklę. Tai pat roboto rankos kodelis buvo sukurtas ir atlikta modelio statinė analizė su 10 N apkrova. Kadangi buvo nustatytos rizikingos vietos modelio peties sąnaryje, alkūnkaulyje bei stipinkaulyje, modelio dizainas buvo pakeistas į saugesnį, kuri išlaikytų reikiamą 10 N apkrovą. Kai buvo nustatyta, kad modelis saugus, alkūnkaulio gamybos parametrai buvo apskaičiuoti, kai modelis spausdinamas EOS P 396 trimačiu spausdintuvu. Įmonės finansinė situacija buvo įvertinta skaičiuojant balanso lapo ir pelno-nuostolio ataskaitos finansinius rodiklius, jog įvertinti įmonės pasirengimą projekto vystymui ateityje. Taip pat įvertina įr įmonės kokybės valdymo sistema tiek iš vadybos, tiek iš technologinės pusės.