Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Project and optimisation of a frame of a flying robot equipped with end effector

Marcin Skrzyczewski

Abstract

The goal of this thesis was to design the frame of a flying robot, which is equipped with an end effector. This device could be used to commercially deliver goods. In the beginning a through overview of similar constructions was made with emphasis put on the frames that were used in them. The constructions that were chosen for the overview were characterized by different technical solutions. At the end of the overview a summary was made in which conclusions were drawn that were useful further in the project. Afterwards, the dynamics of a flying robot was examined. Different set of loads were analysed in order to find out what forces will affect the frame. Next topic was the optimisation. General form of the optimisation problem was defined, and then theoretical basics of topology optimisation were thoroughly examined. An example of computer-based topology optimisation was presented. In the next step aims of the project and design assumptions were precisely defined based on the gathered information. Then, materials that can be used for the frame were presented. After examining their advantages and disadvantages were examined a material for the frame was chosen. It was also necessary to find a motor for the robot, because only then would it be possible to find the exact values of the loads applied to the frame. With all the necessary information available a coarse model was made on which loads were put and then topology optimisation was used. Optimisation algorithm was applied to the results in order to obtain truly optimised model. After first version of the computer model of the frame was made static structural analysis and topology optimisation were performed on it. It turned out that there is further possibility of upgrading the project, so the project was modified. Second iteration of the frame was confronted with the design assumption. The design met the earlier presented requirements. Finally, it was suggested what production processes can be used in manufacturing the frame, potential improvements to the project were also considered.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Marcin Skrzyczewski (FPAE) Marcin Skrzyczewski,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Projekt i optymalizacja ramy robota latającego wyposażonego w końcówkę chwytającą
Supervisor
Rafał Perz (FPAE/IAAM) Rafał Perz,, 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
07-02-2019
Issue date (year)
2019
Pages
56
Internal identifier
MEL; PD-5008
Reviewers
Rafał Perz (FPAE/IAAM) Rafał Perz,, 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
rama, robot latający, końcówka chwytająca, optymalizacja, optymalizacja topologiczna, dron dostawczy, dron
Keywords in English
frame, flying robot, end effector, optimisation, topology optimisation, cargo drone, drone
Abstract in Polish
Celem tej pracy było zaprojektowanie ramy robota latającego, który jest wyposażony w końcówkę chwytającą. Urządzenie to mogłoby służyć do komercyjnego transportu towarów. Na początku sporządzono dogłębny przegląd analogicznych konstrukcji ze szczególnym zwróceniem uwagi na zastosowane w nich ramy. Wybrane do przeglądu maszyny charakteryzowały się zastosowaniem różnych rozwiązań technicznych. Na koniec przeglądu konstrukcji umieszczono podsumowanie, w którym wyciągnięto wnioski przydatne w dalszej części projektu. Następnie zajęto się dynamiką robota latającego. Przeanalizowano typowe układy obciążeń, aby dowiedzieć się jakie siły będą oddziaływać na ramę. Kolejnym poruszonym zagadaniem była optymalizacja. Zdefiniowano ogólną formę zagadnienia a następnie dogłębnie przyjrzano się podstawom teoretycznym optymalizacji topologicznej. Zaprezentowano także przykład komputerowego wykorzystania optymalizacji topologicznej. Kolejnym krokiem było precyzyjne zdefiniowanie celów i założeń w oparciu o zebrane wcześniej informacje. Następnie przedstawiono materiały, które mogą być wykorzystane do produkcji ramy, po przeanalizowaniu ich wad i zalet dokonano wyboru z jakiego materiału zostanie wykonana konstrukcja. Konieczne również było znalezienie napędu, który zostanie zastosowany w robocie, ponieważ pozwoli to na poznanie konkretnych wartości obciążeń działających na ramę. Mając wszystkie potrzebne informacje stworzono zgrubny model, który następnie obciążono i poddano optymalizacji topologicznej. Otrzymane rezultaty również poddawano działaniu algorytmu optymalizacyjnego w celu uzyskania jak najbardziej optymalnego modelu. Po stworzeniu pierwszej wersji komputerowego modelu ramy, przeprowadzono analizę statyczną a także znowu uruchomiono optymalizację topologiczną. Okazało się, że dalej jest możliwość ulepszenia modelu, więc zmodyfikowano projekt. Drugą, iterację ramy skonfrontowano z postawionymi założeniami. Konstrukcja spełniała postawione wcześniej wymagania. Na koniec zasugerowano jakie procesy produkcyjne mogą zostać wykorzystane przy wytwarzaniu ramy a także zastanowiono się nad potencjalnymi udoskonaleniami projektu.
File
  • File: 1
    pinz_MS_final.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 31394

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTee563b33037a4f258ce3ac8a956c771e/
URN
urn:pw-repo:WUTee563b33037a4f258ce3ac8a956c771e

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page