Kinematic Analysis of a KUKA YouBot

Τσόγιας, Ιωάννης; Tsogias, Ioannis

dc.contributor.author	Τσόγιας, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Tsogias, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2016-08-23T07:25:20Z
dc.date.available	2016-08-23T07:25:20Z
dc.date.issued	2016-08-23
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43358
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.12581
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Κινηματική	el
dc.subject	Ιδιοτιμές	el
dc.subject	Ολονομική πλατφόρμα	el
dc.subject	Μη ολονομική πλατφόρμα	el
dc.subject	Βραχίονας λίγων βαθμών ελευθερίας	el
dc.subject	Kinematics	en
dc.subject	Singular values	en
dc.subject	Omnidirectional platform	en
dc.subject	Non-holonomic platform	en
dc.subject	Low degree of freedom manipulator	en
dc.title	Kinematic Analysis of a KUKA YouBot	en
dc.title	Κινηματική Aνάλυση ενός KUKA YouBot	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ρομποτική	el
heal.classification	Μαθηματικά και άλλα μοντέλα	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/989f7eb5ce955dbf96b4eebf1ff0aaec33f7e858
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/574f487f82939479b3ea067f3ef3ab91d83e620b
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-04
heal.abstract	The increasing number of robot manipulators that are needed to complete a task, has made the creation of detailed control schemes a vital need. However, as the attention is placed primarily in the efficiency and stability of these schemes, it is therefore shifted from the creation of correct and detailed kinematics models. Such models constitute the basis of any control scheme as they provide basic knowledge about the properties of the system. The KUKA youBot manipulator is a manipulator mounted on a mobile platform developed for research and educational purposes. The five (low)-DOF manipulator is an interesting case study because its kinematics -especially its inverse kinematics problem- is actually complicated. In addition, the omnidirectional platform the manipulator is mounted on, is an interesting case itself too whether as omnidirectional or even if it was considered non-holonomic. The goal of this thesis is to develop a kinematic model for the KUKA youBot starting separately from its parts and afterwards for the system as a whole. Meanwhile, the properties of the system are explored with the help of various algebraic, geometric and linear algebra tools. In the first part of the thesis, the kinematics of the manipulator is detailed including forward, inverse kinematics, criterions that determine the existence, the correctness and the number of the inverse kinematics problem and singularity analysis with the Singular value Decomposition (SVD). The second part of the thesis includes the analysis of the platform in two scenarios: the omnidirectional case and the non-holonomic case. Last but not least, the same steps are followed for the composite system followed by an analysis of how close can the values of the joint go to ”dangerous” configurations (i.e. representational and internal singularities).	en
heal.abstract	Η ραγδαία αύξηση των ρομποτικών χειριστών που απαιτούνται για την περάτωση μιας εργασίας έχει καταστήσει επιτακτική ανάγκη τη δημιουργία λεπτομερών σχημάτων ελέγχου. Ωστόσο, όσο η προσοχή δίνεται στη δημιουργία αποτελεσματικών σχημάτων ελέγχου, τόσο απομακρύνεται από τη δημιουργία σωστών και λεπτομερών κινηματικών μοντέλων. Ένα κινηματικό μοντέλο αποτελεί βάση για τον έλεγχο καθώς προσφέρει γνώση επάνω στη συμπεριφορά του συστήματος και τις ιδιότητές του. Το ρομπότ KUKA youBot είναι ένας βραχίονας επάνω σε μια κινούμενη πλατφόρμα, αναπτυγμένο κατά κύριο λόγο για ερευνητικούς και εκπαιδευτικούς σκοπούς. Ο βραχίονας πέντε βαθμών ελευθερίας παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον καθώς το πρόβλημα της κινηματικής του -ιδιαιτέρως της αντίστροφης- περιπλέκεται. Επιπλέον, και η πλατφόρμα παντώς διεύθυνσης επάνω στην οποία προσαρμόζεται ο βραχίονας, αποτελεί αντικείμενο προς μελέτη στην περίπτωση που είναι αυτούσια ή ακόμη και στην περίπτωση που θα ήταν μη ολονομική. Το αντικείμενο αυτής της διπλωματικής είναι η ανάπτυξη του κινηματικού μοντέλου για το KUKA youBot αρχικά ξεχωριστά για κάθε κομμάτι του ρομπότ και εν συνεχεία για ολόκληρο το σύστημα. Ταυτόχρονα, εξερευνούνται οι ιδιότητες του συστήματος με τη βοήθεια ποικίλλων μαθηματικών εργαλείων. Στο πρώτο μέρος της διπλωματικής, αναλύεται πλήρως η κινηματική του βραχίονα και αναπτύσσονται κριτήρια για την ύπαρξη, την σωστότητα και τον αριθμό των λύσεων στο πρόβλημα της αντίστροφης κινηματικής του. Παράλληλα, γίνεται ανάλυση ιδιοτιμών του με τη μέθοδο SVD. Στο δεύτερο μέρος, διακρίνονται δυο περιπτώσεις για την πλατφόρμα: η μη ολονομική και η παντός κατεύθυνσης κίνησης. Τέλος, ακολουθούνται τα ίδια βήματα για το σύνθετο σύστημα στο τελευταίο κομμάτι και γίνεται μια ανάλυση για την προσέγγιση των επικίνδυνων σημείων (εσωτερικές ιδιομορφίες και ιδιομορφίες αναπαράστασης).	el
heal.advisorName	Κυριακόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Αντωνιάδης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Κυριακόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου και Ρυθμίσεως Μηχανών και Εγκαταστάσεων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	70 σ.
heal.fullTextAvailability	true