Σχεδιασμός και Υλοποίηση Σερβομηχανισμού Ρυμούλκησης Υποβρυχίων Ρομποτικών Συστημάτων

Τσούνης, Βασίλειος; Tsounis, Vassilios

dc.contributor.author	Τσούνης, Βασίλειος	el
dc.contributor.author	Tsounis, Vassilios	en
dc.date.accessioned	2015-01-19T08:13:27Z
dc.date.available	2015-01-19T08:13:27Z
dc.date.issued	2015-01-19
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/40054
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.7973
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Mechatronics	en
dc.subject	Μηχανοτρονική	el
dc.subject	Embedded Systems	en
dc.subject	Control System Design	en
dc.subject	Mechanism Friction	en
dc.subject	Hydrodynamic Drag	en
dc.subject	System Identification	en
dc.subject	Underwater Robotics	en
dc.subject	Force Estimation	e
dc.subject	Torque Control	en
dc.subject	Tow-tank Systems	en
dc.subject	Cartesian Servomechanism	en
dc.subject	Ενσωματωμένα Συστήματα	el
dc.subject	Σχεδιασμός Συστημάτων Ελέγχου	el
dc.subject	Μηχανική Τριβή	el
dc.subject	Υδροδυναμική Τριβή	el
dc.subject	Αναγνώριση Συστήματος	el
dc.subject	Υποβρύχια Ρομπότ	el
dc.subject	Μετρήσεις Δυνάμεων	el
dc.subject	Έλεγχος Ροπής	el
dc.subject	Συστήματα Ρυμούλκησης σε Δεξαμενή	el
dc.subject	Καρτεσιανοί Σερβομηχανισμοί	el
dc.title	Σχεδιασμός και Υλοποίηση Σερβομηχανισμού Ρυμούλκησης Υποβρυχίων Ρομποτικών Συστημάτων	el
dc.title	A Tow-Tank Carriage Servomechanism for Experiments in Underwater Robotics	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανοτρονική	el
heal.classification	Mechatronics	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2014-10-24
heal.abstract	Ο υπολογισμός υδροδυναμικών δυνάμεων, ασκούμενων σε υποβρύχια ρομπότ συνδράμουν σημαντικά στο μηχανολογικό σχεδιασμό καθώς και στην ανάπτυξη ελεγκτών πραγματικού χρόνου για τέτοιου είδους συστήματα. Η έρευνα στο πεδίο αυτό ενισχύεται εάν υπάρχει πρόσβαση σε πειραματική διάταξη η οποία μπορεί να παρέχει άμεσες μετρήσεις υδροδυναμικών δυνάμεων όπως η ιξώδης τριβή. Αυτή η διπλωματική εργασία πραγματεύεται τον σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός πρότυπου σερβομηχανισμού ρημούλκησης ο οποίος λειτουργεί ως πειραματική πλατφόρμα για την υποστήριξη έρευνας σε μικρού μεγέθους βιομιμητικών ρομποτικών ιχθύων. Ο σχεδιασμός της εν λόγω διάταξης βασίζεται σε συστήματα ρυμούλκησης τα οποία χρησημοποιούνται στον τομέα ναυπηγικής μηχανικής και έχουν δοκιμασμένη αξιοπιστία και χρησιμότητα. Τέτοιου είδους συστήματα χρησημοποιούνται για τον έλεγχο κίνησης δοκιμαστικού σκάφους το οποίο προσδένεται στον μηχανισμό καθώς μετρούνται οι ασκούμενες δυνάμεις είτε απο αισθητήρα δύναμης είτε από αδρανιακό αισθητήρα. Η πρωτοτυπία της διάταξής οφείλεται σε τρείς παράγοντες. Πρώτον, το σύστημα είναι ασύγκριτα απλούστερο των προαναφερθέντων και με σημαντικά μειωμένο κόστος και βάρος. Δεύτερον, είναι σχεδισμένο να λειτουργεί χρησημοποιώντας ανοιχτού-σχεδιασμού ηλεκτρονικά, καθώς και χαμηλού κόστους ενσωματωμένο υπολογιστικό σύστημα και ανοιχτό λογισμικό ανεπτυγμένο στο Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου. Τέλος, το σύστημα ελέγχεται σε ασκούμενες δυνάμεις με χρήση ενισχυτών για τους κινητήρες οι οποίοι παρέχουν άμεσο έλεγχο ρεύματος τυμπάνου, με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται μέτρηση των υδροδυναμικών δυνάμεων και χωρίς την χρήση εξωτερικού αισθητήρα. Ως μέρος των δραστηριοτήτων έρευνας για την υλοποίηση του σερβομηχανισμού, αναπτύχθηκε και επιβεβαιώθηκε πειραματικά μια πρότυπη μεθοδος για την μέτρηση δυνάμεων χωρίς τη χρήση αισθητήρα.	el
heal.abstract	Estimation of hydrodynamic forces acting on underwater robots plays a major role in both the mechanical design as well as the development of real-time controllers for such systems. Research in this field is better enabled if experiments can be executed which can provide direct empirical measurements of the hydrodynamic forces such as viscous drag. This thesis involves the design and control of a novel tow-tank carriage servomechanism which serves as a test-bed platform for experiments involving a small-scale bio-mimetic robotic fish. Our platform is inspired in part by towing systems used in naval engineering which have a proven reliability and applicability for use in these types of experiments. These systems have traditionally been used to execute controlled motions of a an attached test vehicle while an external force or inertial measurement sensor can provide the necessary information about the forces. Our innovation in this regard is threefold. Firstly, the system is incomparably less cumbersome to traditional towing systems and involves significantly reduced costs and overall weight. Secondly it is designed to operate using an open-hardware low-cost embedded system and runs on open-source software developed at CSL. Finally it is directly controllable in force/torque due to current control enabled motor amplifiers and this property allows us to even achieve measurements of the hydrodynamic forces without the use of an external sensor. As part of the R\&D activities for developing the platform, a novel and multi-faceted method for sensor-less force estimation is proposed and verified experimentally by comparing against the measurements of a 6-DoF force/torque sensor	en
heal.advisorName	Παπαδόπουλος, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Τζαφέστας, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	209 σ.
heal.fullTextAvailability	true