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.

Magistro baigiamajame darbe yra modeliuojamas sudvejintas trijų laisvės laipsnių mobilaus roboto manipuliatorius. Pirmame skyriuje apžvelgiu mobilius robotus, jų panaudojimą, manipuliatoriaus konstrukciją, kinematinių porų tipus, trijų laisvės laipsnių manipuliatorius ir jų darbo zonas, servo pavaras. Antrame skyriuje tiriu savo projektuojamo manipuliatoriaus darbo zoną. Trečiame skyriuje tiriu manipuliatoriaus dinamines charakteristikas, parenku servo pavaras. Ketvirtame skyriuje atlieku stipruminius manipuliatoriaus tyrimus., The design of 3 DOF duplex manipulator for mobile robot. The first section covers mobile robots, their use leads to the device, the types of kinematic pairs, three degrees of freedom manipulator and their work areas, servo drives. In the second chapter I explore their projected manipulator workspace. In the third chapter I explore the dynamic characteristics of the manipulator, I select the servo drives. The fourth chapter I calculate strenght of robot manipulator.

Magistro baigiamojo projekto tikslas – sumodeliuoti ir ištirti mobilaus roboto trijų laisvės laipsnių manipuliatorių. Šiame darbe tiriama trijų laisvės laipsnių manipuliatoriaus darbo zona, parenkamas optimaliausias manipuliatoriaus konstrukcijos variantas. Naudojant SolidWorks programą atliekami manipuliatoriaus konstrukcijos stipruminiai skaičiavimai. Analizuojami pavarų sukimo momentai ir parenkamos pavaros manipuliatoriaus valdymui., The aim of the master's thesis – to model and research a 3-DOF manipulator of a mobile robot. This thesis researches working zone of a 3-DOF manipulator, and the optimal design version for the manipulator is selected. The strength calculations of the manipulator design are performed with the use of the "SolidWorks" software. Torque of the drives is analyzed and the drives are selected for the control of the manipulator.

Baigiamojo bakalaurinio darbo objektas – autodrezinos „AGMS Nr. 981“ modernizavimas. Po 12 metų eksploatavimo nuspręsta modernizuoti autodreziną pakeičiant kėlimo įrenginį iš manipuliatoriaus „LV-185“ į manipuliatorių „Palfinger PK11502A“. Pagrindinis darbo tikslas yra patikrinti ar „Palfinger PK11502A“ krano strėlė atlaiko didžiausias apkrovas, nurodytas įrenginio pase ir ar autodrezinos konstrukcija pakankamai stipri papildomiems mechanizmams (naujas manipuliatorius su balastu, papildomas kuro bakas, dyzelinis - hidraulinis agregatas). Skaičiavimai atliekami analitiškai ir skaitiškai modeliuojant autodrezinos rėmą bei krano strėlę su 3D modeliavimo programa „SolidWorks“. Pagal atliktus skaičiavimus galima spręsti, kad autodrezinos rėmo konstrukcija yra pakankamai stipri, kad atlaikytų papildomas apkrovas. Krano strėlė taip pat pakankamai stipri apkrovus ją didžiausia leistina apkrova., The object of bachelor final project - modernization of rail motor-car „АGMS No 981“. After 12 years of exploitation, it was decided to modernize the rail motor-car replacing lifting mechanism from manipulator \"LV-185\" into manipulator \"Palfinger PK11502A. The main aim is to check whether \"Palfinger PK11502A\" crane boom can withstand peak loads, specified in the mechanism certificate, and whether the rail motor-car construction is strong enough for additional mechanisms (new crane ballast, additional fuel tank, diesel – hydraulic power unit). The calculations are carried out analytically and by modeling railcar frame and the crane boom with 3D modeling program SolidWorks. According to results of calculations, may suggest that the rail motor-car frame construction is strong enough to withstand the extra load. The crane boom is also strong enough when loaded by the maximum permissible load.

Šiame darbe buvo apžvelgtos „FESTO“ trijų koordinačių manipuliatoriaus sudedamosios dalys. Sukurtas vaizdo atpažinimo algoritmas, pritaikius dvi, aukštos raiškos, internetines kameras. Taip pat įvertinus, jog abi kameros yra skirtingų gamintojų ir abi kameros spalvas atpažįsta skirtingai. Todėl buvo sukurti spalvų filtrai abejoms kameroms. Išnagrinėjus abiejų kamerų spalvų kitimą, buvo surastos spalvų ribos, reikalingos detalių atpažinimui esant dirbtinam apšvietimui. Atlikus šį uždavinį, buvo sukurtas valdymo algoritmas, kuriuo naudojantis manipuliatorius galėjo atvažiuoti į nustatytą vietą ir paimti detalę. Šiam valdymui sukurti buvo panaudota „NDde“ biblioteka bei komunikacija su laboratorijoje esančiu „IPC“ serveriu. Atlikus šį uždavinį, toliau pritaikytas stereometrinis uždavinys, detalės aukščio nustatymui. Tam buvo pritaikytas simetriškos detalės kompensavimo metodas., In this work was reviewed “FESTO” three coordinate manipulator components. Created image recognition algorithm by applying two high-resolution webcams. It is also assessed that the two cameras are of different manufactures, so both cameras detect a little bit different colours. It was created colour filters for both cameras. The colours variations in both cameras was analysed in order to find colours threshold needed for parts recognition under artificial light. After this task, the control algorithm was developed, and according it manipulator was able to come to the target and take a detail. For this control algorithm developing, it was used a "NDde“ library with communication with IPC server located in laboratory. Following this task, the stereometric method was applied for details height determination. For this reason symmetrical detail compensation method was used.

Šiame baigiamajame darbe projektuojamas ir tiriamas universalus manipuliatoriaus griebtuvas. Apžvelgti skirtingų tipų griebtuvai, išanalizuoti panašaus pobūdžio griebtuvų patentai ir straipsniai. Aptarti valdymo būdai ir sistemos. Projektinėje ir tiriamojoje dalyse pasiūlyta griebtuvo struktūrinė schema, suprojektuotas griebtuvo modelis atitinkantis keliamus reikalavimus. Apskaičiuota reikalinga griebtuvo suspaudimo jėga ir parinktos servo pavaros. Su programa „Solidworks“ atlikti griebtuvo konstrukcijos patvarumo skaičiavimai. Parinkti reikalavimus atitinkantys jėgos ir atstumo jutikliai; pateikti pagrindiniai griebtuvo detalių brėžiniai. Sudaryta griebtuvo valdymo schema, nurodyti valdymo komponentai, sudarytas judesio algoritmas. Griebtuvo valdymui panaudotas „Arduino“ valdiklis, sudaryta valdymo programa. Baigiamojo darbo pabaigoje pateiktos išvados ir pasiūlymai., The design of the adaptive manipulator gripper is considered in this final Master‘s work. Various types of grippers are analyzed, the review of patents and scientific publications related to considered type grippers is made. The main control systems are discussed. In the project and research parts, the gripper layout scheme is proposed and designed gripper model, which meets requirements. Necessary pressure force of the gripper is calculated and actuators are chosen. Durability of gripper construction is calculated by using “Solidworks” software. Taking to the account the requirements, force and distance sensors are selected; drawings of the gripper components are provided. The scheme of the gripper control is made, control components are indicated and motion algorithm is provided. The “Arduino” controller was chosen for gripper control and control code was written. Conclusions and recommendations are presented in the final part of the thesis.