Σχεδιασμός και ανάπτυξη μηχανισμού ανύψωσης φορτίων με σύστημα υποβοήθησης (Δημέας, 2012)

Περίληψη

Οι σύγχρονοι ρυθμοί ζωής και η ανάπτυξη της τεχνολογίας έχουν δημιουργήσει την ανάγκη της τεχνητής αύξησης της ανθρώπινης μυϊκής δύναμης για διεκπεραίωση διαφόρων διεργασιών. Στον τομέα της βιομηχανίας έχουν δοθεί λύσεις με διαφόρων ειδών μηχανές διακίνησης υλικών που είναι ευρέως διαδεδομένες και επιτρέπουν στο άνθρωπο το χειρισμό πολύ βαρέων αντικειμένων με ελάχιστη προσπάθεια. Κύριο μειονέκτημα των συστημάτων αυτών όμως είναι ότι περιορίζουν την ευελιξία στο χειρισμό τους.

Η συγκεκριμένη εργασία στοχεύει στη σχεδίαση ενός ανυψωτικού μηχανισμού που θα άρει τους περιορισμούς των συμβατικών συστημάτων και θα επιτρέπει στον άνθρωπο τον άμεσο χειρισμό ενός αντικειμένου χωρίς χειριστήριο, μειώνοντας το βάρος που αισθάνεται και διευκολύνοντας το χειρισμό βαρέων φορτίων. Ένα τέτοιο σύστημα συνδυάζει μηχανολογικά, ηλεκτρολογικά και στοιχεία αυτομάτου ελέγχου.

Στο πρώτο μέρος της εργασίας περιγράφεται η δομή του συστήματος και σχεδιάζεται ένας γερανός με αρθρωτό βραχίονα δυο βαθμών ελευθερίας που θα βρίσκει εφαρμογή σε βιομηχανικό περιβάλλον. Η μορφή του γερανού επιλέγεται να είναι τέτοια ώστε η κίνηση στο οριζόντιο επίπεδο να μην απαιτεί εξωτερική παροχή ισχύος και να μην επηρεάζει την κίνηση στην κατακόρυφη διεύθυνση.

Στη συνέχεια σχεδιάζεται το σύστημα ελέγχου στο οποίο δίνεται και η μεγαλύτερη βαρύτητα. Αρχικά γίνεται μαθηματική μοντελοποίηση του συστήματος, επιλέγεται ο νόμος ελέγχου και αφού σχεδιαστεί αναλυτικά ο ελεγκτής ακολουθεί προσομοίωση σε περιβάλλον Matlab. Από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης προκύπτουν χρήσιμα συμπεράσματα για την απόδοση της λειτουργίας υποβοήθησης και τα οποία χρησιμοποιούνται για τη βελτιστοποίηση του ελεγκτή.

Για να κριθεί η εγκυρότητα των θεωρητικών μετρήσεων, κατασκευάζεται πειραματική διάταξη μικρής κλίμακας και γίνεται ψηφιακή υλοποίηση του ελεγκτή. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας δεν κατασκευάζεται πλήρως ο γερανός, παρά μόνο το σύστημα ανύψωσης. Ο διαχωρισμός των λειτουργιών του γερανού επιτρέπουν τα χαρακτηριστικά του υπό κλίμακας μοντέλου να συμβαδίζουν με του αρχικού. Οι μετρήσεις που λαμβάνονται από την πειραματική διάταξη συγκρίνονται με τις αντίστοιχες θεωρητικές και γίνεται η αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας του συστήματος.

 

 

Φωτογραφίες

 IMG 3644

IMG 3645

IMG 3650

IMG 3669

 

Αρχεία

Διπλωματική PDF