Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Gripper prototype with elastic structure

Jakub Piotr Kocot

Abstract

The aim of the thesis was to design a prototype robot gripper with elastic structure. In contrast to traditional grippers, consisting of connected rigid bodies, working principle of this prototype is based on elastic behavior of its elements. The construction of the gripper ensure that the object is grasped by the jaws through the displacement in a specific location forced by the drive system. Taking this assumption, the author decided that the prototype will be constructed in the form of one element, classified as ”non-assembly mechanism". In the first place the thesis describes the devices proposed by professional companies dealing in the design and production of industrial robots as well as robot parts and mechanisms using the elasticity of elements in their working principle. An overview of scientific papers was made along with articles and projects focused on providing flexibility through the shaping of the object as well as the use of flexibility in order to ensure the desired movement. The applied solutions were analyzed and the non-assembly gripper mechanism was designed on the basis of them. In the design process of the first version of the prototype, an editor shared by the authors of one of the cited articles was used. After analyzing its capabilities, it was abandoned in favor of a professional program for computer-aided design Autodesk Inventor. Two approaches to the implementation of the project task were presented. Using Ansys software, calculations were performed to check the behavior of both proposed models subjected to loads. Additive manufacturing technologies are presented and described as methods allowing to create a physical gripper copy based on a digital and possible materials are proposed. The models were printed of ABS-M30 in technology of fused deposition modeling (FDM) and PA 2200 in selective laser sintering (SLS) technology. The behavior of printouts subjected to loads was investigated with the 3D optical scanner ATOS Triple SCAN by GOM GmbH. The obtained results were compared with simulations performed using the Ansys program, the functionality of the presented structures was discussed and the direction of further development was proposed.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Jakub Piotr Kocot (FPAE) Jakub Piotr Kocot,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Prototyp chwytaka o strukturze podatnej
Supervisor
Michał Kowalik (FPAE/IAAM) Michał Kowalik,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)
Study subject / specialization
, Automatyka i Robotyka (Automation and Robotics)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
15-01-2019
Issue date (year)
2019
Pages
99
Internal identifier
MEL; PD-4893
Reviewers
Michał Kowalik (FPAE/IAAM) Michał Kowalik,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Marek Matyjewski (FPAE/IAAM) Marek Matyjewski,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
chwytak, robot, podatność, metamateriały, wytwarzanie przyrostowe, druk 3D
Keywords in English
gripper, robot, elasticity, metamaterials, additive manufacturing, 3d printing
Abstract in Polish
Tematem pracy było zaprojektowanie prototypu chwytaka robota o strukturze podatnej. W odróżnieniu od tradycyjnych chwytaków, składających się z połączonych ze sobą sztywnych członów, zasada działania prototypu opiera się o wykorzystanie podatności elementów. Konstrukcja chwytaka powinna zapewniać uchwycenie przedmiotu przez szczęki dzięki wymuszeniu przemieszczenia w określonym miejscu przez układ napędowy. Przyjąwszy takie założenie zdecydowano, że model prototypu zostanie zrealizowany w postaci jednego elementu, klasyfikując się jako tzw. „non-assembly mechanism”. W pierwszej kolejności zapoznano się z urządzeniami proponowanymi przez profesjonalne firmy zajmujące się projektowaniem i produkcją robotów przemysłowych oraz części i mechanizmów robotycznych działających w oparciu o podatność elementów. Dokonano przeglądu prac i artykułów naukowych oraz projektów, w których poruszana jest tematyka zapewnienia elastyczności poprzez ukształtowanie obiektu oraz wykorzystania elastyczności w celu zapewnienia pożądanego ruchu. Przeanalizowano zastosowane rozwiązania i w oparciu o nie zaprojektowano mechanizm chwytaka nie wymagający złożenia. W procesie projektowania pierwszej z wersji prototypu wykorzystano edytor udostępniony przez autorów jednej z przytoczonych prac. Po przeanalizowaniu jego możliwości zrezygnowano z niego na rzecz profesjonalnego programu do komputerowego wspomagania projektowania Autodesk Inventor. Następnie przedstawiono dwa podejścia do realizacji zadania projektowego. Przy użyciu oprogramowania Ansys przeprowadzono obliczenia sprawdzające zachowanie obu zaproponowanych modeli poddanych obciążeniom. Przedstawiono i opisano technologie wytwarzania przyrostowego jako metody pozwalające na wytworzenie fizycznego modelu chwytaka na podstawie modelu komputerowego oraz zaproponowano materiały, z których zostaną wykonane. Modele zostały wydrukowane z materiału ABS-M30 w technologii nakładania topionego materiału (FDM) ora materiału PA 2200 w technologii selektywnego spiekania laserowego (SLS). Zbadano zachowanie wydruków poddanych obciążeniom za pomocą optycznego skanera 3D ATOS Triple SCAN firmy GOM GmbH. Porównano otrzymane wyniki z symulacjami przeprowadzonymi za pomocą programu Ansys, przedyskutowano funkcjonalność zaprezentowanych konstrukcji i zaproponowano kierunek dalszego rozwoju.
File
  • File: 1
    Prototyp_chwytaka_o_strukturze_podatnej.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 29363

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT3bc37a01090f43d4bbf9cf89da9b21e2/
URN
urn:pw-repo:WUT3bc37a01090f43d4bbf9cf89da9b21e2

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page