Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Mechanical design of the head of a social robot for children

Karolina Pytko

Abstract

This thesis is concerned with the subject of social robots. Its purpose is to develop mechanical design of the head of a social robot for children. The first part of the work focuses on the state of the art in the field of technical solutions of heads of social robots. The analysis of designs characterized by various level of technological readiness, diverse range of features and different target applications was carried out. Main aim of the analysis was to find the most innovative constructions, often with fresh and distinctive design. Another field which required state of the art analysis were technologies of additive manufacturing. It was decided that some parts of a face of the robot will have structure too complicated to manufacture them with traditional methods. The technology of 3D printing allows to create models with geometric complexities normally unavailable with subtractive technologies. It was found to be a good alternative for this application. One of the main ideas of this project was that the design process will be informed by the survey carried out among the employees of a preschool and a primary school. Four concepts of outer appearance and four technical realisations were prepared for the purpose of this questionnaire. All of those features combined gave 16 alternative solutions, which were then evaluated by the respondents. Their answers and suggestions were taken into account during formulation of design requirements for the head. This thesis includes description of mechanical design of the head, starting from “box diagram” which shows borders of individual components, to the final CAD model. The design process involves selection of the off-the-shelf mechanical components such as drives and springs and certain electronic components, for example LED rings or electronics boards, mainly because their dimensions and way of mounting are critical to the mechanical design. Issues like kinematics and appearance need to be considered, and particular attention must be paid to the process of integrating components because of limited space in the head. The last part of the project is assembly of both the purchased and the custom designed components and conducting tests on the head prototype. The tests are necessary to verify if design requirements were satisfied and to determine directions for further development of the head construction.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Karolina Pytko (FPAE) Karolina Pytko,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Opracowanie konstrukcji mechanicznej głowy robota społecznego dla dzieci
Supervisor
Krzysztof Mianowski (FPAE/IAAM) Krzysztof Mianowski,, 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
17-02-2016
Issue date (year)
2016
Pages
80 + rys.
Internal identifier
MEL; PD-3607
Reviewers
Janusz Frączek (FPAE/IAAM) Janusz Frączek,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Krzysztof Mianowski (FPAE/IAAM) Krzysztof Mianowski,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
robot społeczny, głowa robota, konstrukcja mechaniczna, druk 3D
Keywords in English
social robot, head of a robot, mechanical design, 3D printing
Abstract in Polish
Praca poświęcona jest tematyce robotów społecznych. Jej celem jest stworzenie konstrukcji głowy robota społecznego przeznaczonego głównie do kontaktu z dziećmi. Pierwszą część opracowania stanowi przegląd stanu wiedzy w zakresie rozwiązań technicznych stosowanych w głowach robotów społecznych. Dokonano porównania wielu konstrukcji o różnym stopniu zaawansowania, przeanalizowano ich funkcjonalności i przeznaczenie. Wśród zebranych modeli starano się znaleźć te, które wyróżniały się nowym podejściem i wprowadzały czynnik innowacyjności. Drugą dziedziną, w której sprawdzano aktualny stan nauki były techniki wytwarzania przyrostowego. W projekcie głowy robota założono, że pewne elementy twarzy mogą mieć zbyt skomplikowaną geometrię by wykonywać je metodami tradycyjnymi. Druk 3D pozwala na stworzenie modeli o bardzo złożonej budowie, nieosiągalnej przy klasycznych technologiach opierających się na zdejmowaniu materiału. Stanowi on dobrą alternatywę dla takiego zastosowania. Podstawową ideą przedstawionego w pracy projektu własnego było opracowanie wizerunku robota na podstawie badań ankietowych przeprowadzonych wśród pracowników szkoły podstawowej i przedszkola. Na potrzeby kwestionariusza stworzono cztery opcje wyglądu zewnętrznego oraz cztery rozwiązania techniczne o różnych funkcjonalnościach głowy. Kombinacja tych cech dała 16 odmiennych rozwiązań, które poddaliśmy ocenie respondentów. Uzyskane odpowiedzi i sugestie zostały wykorzystane w procesie tworzenia koncepcji wyglądu zewnętrznego projektowanej głowy. W pracy opisano etapy powstawania konstrukcji mechanicznej głowy robota, od tzw. „schematu pudełkowego”, który wyznaczał przybliżone proporcje poszczególnych podzespołów, po ostateczny model 3D opracowany metodą CAD. Omówiono zagadnienie doboru elementów gotowych takich jak napędy czy sprężyny, ale także części elektronicznych np. pierścieni LED i płytek elektroniki, z uwzględnieniem ich wymiarów gabarytowych i sposobu montażu. Przedstawiono proces konstrukcji komponentów własnych i ich dokumentację. Przy integrowaniu części projektowanych i kupionych uwzględniono zagadnienia kinematyki, estetyki i wyglądu, ale także montażu w ograniczonej przestrzeni „mechanicznej głowy”. Ostatnim etapem projektu było zintegrowanie wszystkich komponentów i przeprowadzenie testów na prototypie. Sprawdzono spełnienie wymagań konstrukcyjnych i określono kierunki dalszych badań i rozwoju.
File
  • File: 1
    Praca inżynierska Karolina Pytko.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 9362

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT6531648b647e424e9c7987c564be1cde/
URN
urn:pw-repo:WUT6531648b647e424e9c7987c564be1cde

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page