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.

Darbe nagrinėjama uždara mechaninė konstrukcija, kuri yra lygiagreti kinematinei grandinei ir turintis 6 laisvės laipsnius – Stiuarto platforma, jos moduliavimo ir valdymo galimybės . Analizuojama literatūra, kurioje esama informacija susijusi su turimo mechanizmo kinematika, klasifikacija pagal jo geometrines ir mechanines savybes, modeliavimo galimybėmis, dinamika pritaikymo galimybėmis įvairiose srityse. Tiriamąją dalį sudaro manipuliatoriaus vykdiklio ilgio paieškos esant tam tikriems judesiams erdvėje. Rasti optimalūs Stiuarto platformos kojų ilgiai, kurie vėliau buvo panaudoti tolimesniam mechanizmo valdymo sistemos tyrimui. Gauti duomenys buvo panaudoti nustatyti vykdiklio pereinamojo proceso parametrus. Parametrams gauti buvo panaudoti konkrečios Stiuarto platformos turimi duomenys ( kraštinių ilgiai, aukštis, svoris kurį platforma gali išlaikyti, pradiniai kojų ilgiai). Gauti eksperimentiniai duomenys pateikti lentelių ir grafikų pavidalu., This thesis analyses closed mechanical structure, which is parallel to the kinematic chain and has 6 degrees of freedom, Stewart platform, possibilities of its modulation and control. Literature relating to the existing kinematics of the mechanism, the classification according to the geometrical and mechanical characteristics, modelling possibilities, the dynamics of the application opportunities in various fields is analysed. The analysis part includes the search of the manipulator actuator’s length in certain movements. What is more, optimal length of Stewart platform legs was found. The lengths were used for further investigation of the control system of the mechanism. Data was used to determine the parameters of the actuator transition process. Data of specific Stewart platform (length of the sides, weight which can be kept by the platform and initial length of the legs) were used to find the parameters. The experimental data is presented in tables and figures.

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.

Lietuvoje eksploatuojami hidrauliniai kranai-manipuliatoriai turi atitikti LST EN 12999:2011+A1:2012 standartą, kuriame yra reikalavimai kranų konstrukcijoms bei kranų bandymams. Šiuose standartuose nustatytas 1,4 automobilio stovumo koeficientas, kuris prieš gaminant automobilį yra paskaičiuojamas kompiuterinėmis programomis. Pagamintam automobiliui atliekami natūriniai bandymai konstrukcijos stiprumui, saugumui bei automobilio stovumui nustatyti. Bandymų metu atliekami statiniai bei dinaminiai bandymai, kurių metu tikrinamas automobilio stovumas, patikrinamas apsauginių hidraulinių bei elektrohidraulinių vožtuvų veikimas. Ištirtas automobilis su hidrauliniu kranu-manipuliatoriumi galinėje automobilio dalyje be papildomų atramų priekyje, bei programiškai paskaičiuotas automobilio stovumo koeficientas. Programomis gauti koeficientai priekinėje ir galinėje automobilio dalyje viršijo minimalų, o automobilio šonuose buvo per mažas. Stovumo koeficientas dešinėje automobilio pusėje 1,35 ir 1,38 kairėje automobilio pusėje netenkina standartų. Šiose vietose krano keliamoji galia turi būti sumažinta iki 96 % dešinėje automobilio pusėje ir 98 % kairėje pusėje. Atliekant natūrinius statinius bei dinaminius krano bandymus, buvo suprogramuota hidraulinio krano-manipuliatoriaus kėlimo diagrama. Suprogramavus krano kėlimo diagramą, buvo apribota krano keliamoji galia iki 95% dešinėje automobilio pusėje bei 96% kairėje automobilio pusėje. Skirtumas tarp krano kėlimo diagramų yra iki 2 %, todėl norint suprogramuoti tikslias krano kėlimo diagramas skaitini metodu sekantiems automobiliams, reikia atlikti daugiau palyginamųjų tyrimų. Šie tyrimai leistų iki minimumo sumažinti nesutapimus., Hydraulic loader cranes which are used in Lithuania has to comply to LST EN 12999:2011+A1:2012 standard, which covers main requirements for construction and testing of cranes. According to above mentioned standard is foreseen 1,4 vehicle’s stability factor, which is calculated with corresponding software before manufacture of complete vehicle and only on fully assembled vehicle structural strength, safety and stability practical tests are carried out. The tests consist of static and dynamic tests, during which the stability of complete vehicle is tested and functionality of hydraulic and elector-hydraulic valves is checked. Tested objects are vehicle’s with hydraulic loader crane mounted on rear part without additional stabilizers in front and software calculated stability factor. Stability factors according to the software in front and rear part of vehicle is more than minimum parameter that is required and on the side parts was too low. Stability factor on the right side is 1,35 and 1,38 on the left that do not corresponds to the above mentioned standard. In these sections lifting capacity of crane has to be reduced to 96% on the right side and to 98% on the left side. During the practical dynamic and static testing of the crane lifting capacity diagram was programmed. Lifting capacity was reduced to 95% on the right side and to 96% on the left side of vehicle. The difference between these two diagrams is up to 2 %, so on purpose to program exact lifting diagrams in numerical method for the further on vehicles it has to be accomplished more comparative studies. These studies would minimize the mismatch between the diagrams.

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.

Darbe nagrinėjamas lygiagrečiosios kinematinės struktūros manipuliatorius, turintis 6 laisvės laipsnius – Stiuarto platforma, jos modeliavimo ir valdymo galimybės. Analizuojama literatūra, susijusi su šio mechanizmo kinematika, manipuliatorių klasifikacija pagal jo geometrines ir mechanines savybes, dinamika, valdymo sistemomis, modeliavimo galimybėmis, bei pritaikymo sritimis. Sudaromas MATLAB Simulink mechanizmo modelis, jo vykdikliams suderinami PID reguliatoriai., In this Master thesis a study of parallel kinematics manipulator with 6 degrees of freedom – Stewart platform, its modelling and control capabilities overview is made. In this cause its kinematics, classification by its geometrical and mechanical properties, dynamics, control systems and modelling capabilities are being done. MATLAB Simulink model of platform is being developed and it's actuators PID controllers tuning is being made.

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.

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.