Σχεδιασμός και Ανάπτυξη Ακροδέκτη για Υποβρύχιο Ρομποτικό Βραχίονα

Μένεγας, Ευάγγελος; Menegas, Evangelos

dc.contributor.author	Μένεγας, Ευάγγελος	el
dc.contributor.author	Menegas, Evangelos	en
dc.date.accessioned	2020-12-30T08:06:21Z
dc.date.available	2020-12-30T08:06:21Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52705
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20403
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Συστήματα Αυτοματισμού”	el
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	Ακροδέκτης	el
dc.subject	Βραχίονας	el
dc.subject	Υποβρύχιος	el
dc.subject	Ρομποτικός	el
dc.subject	Σχεδιασμός	el
dc.subject	End-effector	en
dc.subject	Robotic	el
dc.subject	Gripper	el
dc.subject	Underwater	el
dc.subject	Manipulator	el
dc.title	Σχεδιασμός και Ανάπτυξη Ακροδέκτη για Υποβρύχιο Ρομποτικό Βραχίονα	el
dc.title	Design and Development of an End-Effector for an Underwater Μanipulator	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Μηχανική	el
heal.classification	Ρομποτική	el
heal.classification	Αυτόματισμός	el
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-27
heal.abstract	Η εργασία αυτή περιγράφει την διαδικασία σχεδιασμού κι ανάπτυξης τελικού στοιχείου δράσης, ενός βαθμού ελευθερίας, για χρήση με τους βραχίονες που αναρτώνται στα υποβρύχια οχήματα (U-ROV) του εργαστηρίου Αυτομάτου Ελέγχου του Ε.Μ.Π. Οι βασικές προδιαγραφές που τίθενται είναι: η ικανότητα χειρισμού αντικειμένων μάζας περί τα 500g (εκτός νερού), με μέγιστο πλάτος χειρισμού περί τα 50mm και δυνατότητα ανίχνευσης της επαφής ή της ασκούμενης δύναμης, εξασφαλίζοντας παράλληλα τη συμβατότητα με τους βραχίονες και μάζα λίγων εκατοντάδων γραμμαρίων. Καθώς οι πειραματικές διαδικασίες του εργαστηρίου περιλαμβάνουν καταστάσεις όπου το στοιχείο δράσης θα είναι πλήρως υπό βύθιση, τίθεται επίσης η προδιαγραφή της ασφαλούς λειτουργίας εντός νερού, σε βάθος περί το 1.5m και κατ’ ελάχιστο για 30min. Τέλος, ως επιπλέον στοιχεία, γίνεται προσπάθεια ενσωμάτωσης κάποιας μορφής ενδοτικότητας, καθώς και συστήματος οπτικής παρακολούθησης (κάμερα). Για την επίτευξη των προδιαγραφών σχεδιάζεται σύστημα με στεγανό περίβλημα, εντός του οποίου περικλείονται τα ηλεκτρικά μέρη του μηχανισμού, εκτός από τους αισθητήρες αφής που τοποθετούνται στις επιφάνειες συγκράτησης. Για την κατασκευή των μερών χρησιμοποιείται 3D-εκτυπωτής τύπου FFF και CNC-φρέζα / τόρνος. Η κίνηση των επιφανειών γίνεται μέσω συστήματος DC μοτέρ - κοχλία - περικόχλιου, με δυνατότητα παρακολούθησης της θέσης. Αναπτύσσεται λογισμικό ελέγχου, βασισμένο στον 8-bit μικροελεγκτή ATMega32U4, όπου ενσωματώνονται εντολές υψηλού επιπέδου για την αλληλεπίδραση με τον χρήστη, με τη διασύνδεση να γίνεται μέσω του πρωτόκολλου USB. Σχεδιάζεται σχήμα ελέγχου της ασκούμενης δύναμης, κλειστού βρόχου, με ανάδραση από τέσσερις αισθητήρες τύπου Force Sensitive Resistor, οι οποίοι βαθμονομούνται στις δεδομένες συνθήκες ενσωμάτωσης στο μηχανισμό. Συμπεριλαμβάνεται επίσης μονάδα μέτρησης αδράνειας έξι βαθμών ελευθερίας. Τέλος, μαζί με το υλικό του μηχανισμού, αναπτύσσεται εκτενές εγχειρίδιο με τεχνικά σχέδια των μερών, οδηγίες για την κατασκευή, τη συναρμολόγηση και τη χρήση του συστήματος.	el
heal.abstract	In this thesis the process of designing and developing an end-effector is described. The single degree-of-freedom end-effector is meant to be used with the manipulators mounted on the underwater ROV of the Control Systems Laboratory (CSL) of NTUA. The main specifications set are: the ability to handle items with about 500g of mass (weighted out of water), a maximum gripping width of about 50mm, along with the ability to detect contact or measure gripping force, while ensuring compatibility with the manipulators and having a mass of a few hundred grams. Since the experiments performed in the CSL consist of procedures in full immersion, the additional specification of protection against water damage in depth of about 1.5m and for at least 30min is set. Finally, as extra features, the incorporation of a form of compliance and a camera monitoring system is attempted. In order to achieve the aforementioned specifications a water-tight shell is designed, where the electrical parts of the mechanism are enclosed, except for the tactile sensors which are placed on the gripping surfaces. To manufacture the parts a FFF 3D-printer and a CNC-mill / lathe are employed. The motion of the gripping surfaces is based on a DC motor - lead screw/nut combination, with position sensing support. The control software is developed on a 8-bit ATMega32U4 microcontroller and includes high-level commands for user interaction, over a USB interface. A closed-loop force-control scheme is applied, with feedback coming from four Force Sensitive Resistors, which are calibrated on the specific mounting conditions. A six degrees-offreedom inertial measurement unit is also included. To complete the project, along with the mechanism hardware, an extensive manual is compiled, including technical drawings of the parts, manufacturing, assembly and usage instructions.	en
heal.advisorName	Κυριακόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.advisorName	Kyriakopoulos, Kostas	el
heal.committeeMemberName	Κυριακόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Τζαφέστας, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	325
heal.fullTextAvailability	false