Ομάδα Ρομποτικής Τμ. ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ & ΑΕΡΟΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΑΣΤΙΚΕΣ 2014-2015 1. Πακετάρισμα κουτιών με χρήση ρομπότ. (Μη διαθέσιμη) Σχεδιασμός και κατασκευή διάταξης προσομοίωσης ρομποτικής κυψελίδας για ρομποτικό πακετάρισμα κουτιών, που μεταφέρονται μέσω μεταφορικής ταινίας ή άλλου συστήματος μετακίνησης. Προγραμματισμός του ρομπότ για επίδειξη μιας εφαρμογής πακεταρίσματος. 2. Σχεδιασμός και κατασκευή εξαρτημάτων και συσκευών για την προσομοιωμένη κοπή με Laser μέσω ρομπότ. (Μη διαθέσιμη) Με τις διατάξεις που θα κατασκευαστούν, η συσκευή Laser θα συναρμολογείται στο άκρο εργασίας του ρομπότ για να δείχνει την προσέγγιση στην επιθυμητή καμπύλη κοπής. Προγραμματισμός του ρομπότ για την επίδειξη της προσομοιωμένης κοπής με Laser για επίπεδες και χωρικές καμπύλες. 3. Εύκαμπτη αρπάγη για χειρισμό ευαίσθητων αντικειμένων. (Μη διαθέσιμη) Αρχικά θα γίνει σχεδιασμός της εύκαμπτης αρπάγης που φαίνεται στο δίπλα σχήμα σε σχεδιαστικά προγράμματα όπως Catia ή Solidworks. Κινηματική και στατική μελέτη του μηχανισμού της αρπάγης. Κατασκευή των επιμέρους τμημάτων της αρπάγης με χρήση 3-διάστατου εκτυπωτή και τελική συναρμολόγησή. 4. Διερεύνηση και μελέτη των μηχανισμών εκσκαφής που έχουν αναπτύξει ζώα και έντομα με σκοπό την ανάπτυξη αρχών λειτουργίας μηχανικής εκσκαφής σε πολλαπλά ρομπότ για χρήση στην εξορυκτική βιομηχανία. 5. Διερεύνηση και μελέτη των συστημάτων πρόσφυσης των ποδιών εντόμων και ερπετών που βαδίζουν σε κατακόρυφες επιφάνειες με σκοπό την ανάπτυξη αρχών λειτουργίας αρπάγης για τον χειρισμό υφασμάτων και ενδυμάτων. 6. Συντονισμένη κίνηση δύο ρομπότ. Προγραμματισμός δύο ρομποτικών βραχιόνων με σκοπό τον συντονισμό τους για την ταυτόχρονη κίνησή τους. Το πρώτο ρομπότ θα προγραμματιστεί για να ακολουθεί μία τροχιά. Το πρώτο ρομπότ θα είναι ο οδηγός ενώ το δεύτερο ρομπότ θα το ακολουθεί. Σχεδιασμός διαφερετικών τροχιών για επίδειξη. 7. Συνεργασία δύο ρομπότ για το δίπλωμα υφασμάτων πάνω σε τραπέζι.(Μη διαθέσιμη) Προγραμματισμός δύο ρομποτικών βραχιόνων με σκοπό τον συντονισμό τους ούτως ώστε να διπλώνουν ένα κομμάτι υφάσματος το οποίο θα βρίσκεται πάνω στο τραπέζι. Θα χρησιμοποιηθεί βοηθητική ράβδος, η οποία θα τοποθετείται πάνω στο ύφασμα, ως προς την οποία θα γίνεται το δίπλωμα. Η τροχιά που θα πρέπει να ακολουθήσουν τα ρομπότ θα προ-υπολογίζεται σύμφωνα με το μέγεθος του υφάσματος το οποίο θα έχει ορθογώνιο παραλληλόγραμμο σχήμα. 8. Ασφάλεια και βιομηχανικά ρομπότ. Μοντελοποίηση εφαρμογής στο workspace σε εφαρμογή συναρμολόγησης με συνεργασία ανθρώπου ρομπότ, λαμβάνοντας υπόψη διεθνή standard για την ασφάλεια (ISO 10218-1, ISO 102182). Η σπουδαστική περιλαμβάνει τα εξής: (α). Σχεδιασμός ρομποτικής κυψέλης για τη συνεργατική συναρμολόγηση ενός αντικειμένου (π.χ. συναρμολόγηση ενός συμπιεστή σε ψυγείο). (β). Αξιολόγηση της κυψέλης με βάση διεθνή standards. (γ). Προσομοίωση 9. Προγραμματισμός και κατασκευή άκρου εργασίας (αρπάγη) και ενσωμάτωση του σε υπάρχον ρομπότ. Το άκρο εργασίας θα αποτελείται από μία μεταφορική άρθρωση και μία αρπάγη. Η κατασκευή των κομματιών θα γίνει σε 3Δ εκτυπωτή και θα προσαρμοστούν στον εικονιζόμενο ρομποτικό βραχίονα Προγραμματισμός σε LabView. 10.Προγραμματισμός παράλληλου ρομπότ με γραμμικούς κινητήρες. (Μη διαθέσιμη) Με βάση την υπάρχουσα δομή του ρομπότ, και τις κινηματικές του εξισώσεις οι οποίες είναι έτοιμες, το ζητούμενο είναι ο προγραμματισμός του ώστε πλέον να μπορέσει να αναλάβει εργασίες συναρμολόγησης μικροαντικειμένων (όπως ηλεκτρονικές πλακέτες) ή κίνησης στο επίπεδο (όπως για παράδειγμα η κοπή τεντόπανου). 11.Μοντελοποίηση ρομποτικού βραχίονα ενός βαθμού ελευθερίας. (Μη διαθέσιμη) Σύγχρονοι ρομποτικοί βραχίονες αποτελούνται από συστήματα αυτομάτου ελέγχου στις αρθρώσεις τους. Στη συγκεκριμένη εργασία θα γίνει πλήρης μοντελοποίηση σε Matlab μιας άρθρωσης ενός πραγματικού ρομπότ που περιλαμβάνει τον κινητήρα, το σύστημα αυτομάτου ελέγχου, τη μάζα του ρομπότ και λοιπά χαρακτηριστικά όπως η τριβή στην άρθρωση. Επιθυμητή η εξοικείωση με το Matlab και γνώσεις συστημάτων αυτομάτου ελέγχου όπως ελεγκτές PID. Oι φοιτητές, που ενδιαφέρονται να εκπονήσουν σπουδαστική εργασία σε κάποιο από τα παραπάνω αντικείμενα, μπορούν να επικοινωνήσουν με τον Kαθηγητή Ν. Ασπράγκαθο ή με τον κ. Παναγιώτη Κουστουμπάρδη. Ομάδα Ρομποτικής, Τμ. ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ & ΑΕΡΟΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΕΣ 2014-2015 1. Ανάπτυξη αλγορίθμων για το σχεδιασμό κίνησης πολλαπλών ρομπότ για διακίνηση εμπορευμάτων σε αποθήκες. Διαμόρφωση του προβλήματος βελτιστοποίησης. Επιλογή κατάλληλου αλγορίθμου βελτιστοποίησης και προσομοίωση διαδικασίας. 2. Ανάπτυξη αλγορίθμων για την ελαχιστοποίηση του χρόνου εκτέλεσης τροχιάς από το άκρο εργασίας (θέση-προσανατολισμός). Δίνονται οι φυσικοί περιορισμοί (μέγιστη ταχύτητα και επιτάχυνση) των κινητήρων συστημάτων και αναζητείται η μορφή της τροχιάς ώστε να ελαχιστοποιηθεί ο χρόνος κίνησης του ρομπότ. Προσομοίωση και εφαρμογή σε πραγματικό ρομπότ. 3. Σχεδιασμός εύκαμπτου ρομποτικού βραχίονα τύπου ‘προβοσκίδα ελέφαντα’. (Μη διαθέσιμη) Ο σχεδιασμός και η κινηματική μελέτη του μηχανισμού θα γίνουν σε σχεδιαστικό πακέτο ενώ πρότυπα στοιχειώδη κομμάτια του μηχανισμού μπορούν ενδεικτικά να κατασκευαστούν με χρήση 3-διάστατου εκτυπωτή. 4. Εφαρμογή τεχνητής όρασης για το δίπλωμα υφασμάτων. (Μη διαθέσιμη) Μελέτη και ανάπτυξη στρατηγικών για το δίπλωμα υφασμάτων με τη χρήση μηχανικής όρασης. Το δίπλωμα θα γίνεται με βιομηχανικό ρομποτικό βραχίονα. 5. Ρομποτικό σιδέρωμα. Ανάπτυξη αλγορίθμου για την διόρθωση πτυχώσεων σε υφάσματα με σκοπό το σιδέρωμά τους από κατάλληλο ρομποτικό βραχίονα. Χρήση μηχανικής όρασης και υπολογιστικής νοημοσύνης (νευρωνικών δικτύων) για την αναγνώριση των πτυχώσεων. 6. . Ρομποτική λείανση (ρεκτιφιέ) στροφάλου μηχανής αυτοκινήτου. (Μη διαθέσιμη) Έλεγχος δύναμης/θέσης ρομπότ για την παρακολούθηση του περιγράμματος του αντικειμένου. Θα χρησιμοποιηθεί υπάρχον βιομηχανικό ρομπότ και αισθητήρας δύναμης καθώς και τμήματα μηχανής αυτοκινήτου για την προσομοίωση της εργασίας. 7. Συνεργασία ρομπότ και ανθρώπου για τον χειρισμό εύκαμπτων αντικειμένων σε καθημερινές οικιακές εργασίες.(Μη διαθέσιμη) Το ρομπότ θα ακολουθεί τις κινήσεις του χεριού του ανθρώπου ο οποίος θα καθοδηγεί και θα ελέγχει την όλη εργασία. Η παρακολούθηση της θέσης του χεριού του ανθρώπου θα γίνεται από σύστημα μηχανικής όρασης (KINECT) ενώ οι εφαρμοζόμενες δυνάμεις θα καταγράφονται από αισθητήρα δύναμης. Έλεγχος δυνάμεων/θέσης θα βασίζεται σε Νευρωνικά Δίκτυα. Προγραμματισμός του ρομποτικού βραχίονα σε γλώσσα προγραμματισμού για ρομπότ. 8. Αναγνώριση συγκρούσεων ρομπότ με άνθρωπο. (Μη διαθέσιμη) Κατά τη συνεργασία του ανθρώπου με ένα ρομποτικό βραχίονα είναι απαραίτητο το ρομπότ να μπορεί να αναγνωρίζει περιπτώσεις όπως η σύγκρουση με έναν άνθρωπο και να σταματά την κίνηση του για αποφυγή κινδύνου τραυματισμού του ανθρώπου. Ο φοιτητής θα πρέπει να αναπτύξει αλγόριθμο που να λαμβάνει τις μετρήσεις από τους αισθητήρες που διαθέτει το ρομπότ (KUKA LWR) και να αναγνωρίζει τις συγκρούσεις δια μέσου των ταλαντώσεων που εμφανίζονται στο σώμα του ρομπότ. Επιθυμητή η εξοικείωση με το Matlab, οι γνώσεις μηχανοτρονικών συστημάτων και επεξεργασίας σήματος (πχ ανάλυση Fourier) 9. Αναγνώριση δυναμικών χαρακτηριστικών του περιβάλλοντος με το οποίο έρχεται σε επαφή το άκρο του ρομπότ. Όταν το άκρο εργασίας ενός ρομπότ έρχεται σε επαφή με το περιβάλλον του υπάρχει κίνδυνος να προκύψει αστάθεια στη λειτουργία του. Ιδιαίτερα στον έλεγχο δύναμης είναι σημαντικό να υπάρχει γνώση του περιβάλλοντος και συγκεκριμένα της δυσκαμψίας ώστε να γίνει κατάλληλη ρύθμιση των παραμέτρων του ελεγκτή. Μοντελοποιώντας το περιβάλλον του ρομπότ ως ένα σύστημα μάζαςελατηρίου-αποσβεστήρα θα γίνει αναγνώριση των χαρακτηριστικών αυτών με τη βοήθεια κατάλληλων μεθόδων (π.χ. ελαχίστων τετραγώνων). Θα χρησιμοποιηθεί το ρομπότ 7 βαθμών ελευθερίας KUKA LWR με αισθητήρα δύναμης στο άκρο εργασίας. Ο φοιτητής θα λάβει μετρήσεις επαφής του ρομπότ με διάφορα περιβάλλοντα και θα αναπτύξει αλγόριθμο σε υπολογιστικό πρόγραμμα ώστε να επιτύχει ταχύτατη και ακριβής αναγνώριση των χαρακτηριστικών του περιβάλλοντος. Επιθυμητή η εξοικείωση με Matlab και γνώσεις σε μηχανοτρονικά συστήματα. 10.Μηχανοτρονικός δείκτης. Ο Μηχανοτρονικός δείκτης βοηθά το μηχανικό στην αξιολόγηση εναλλακτικών λύσεων σε προβλήματα σχεδιασμού μηχανοτρονικών προϊόντων. Για την μοντελοποίηση του απαιτούνται τα εξής: (α) Ανάλυση των συνιστωσών που συνθέτουν το δείκτη. (β) Μαθηματική μοντελοποίηση. 11.Προσεγγιστική λύση αντίστροφου κινηματικού προβλήματος (ΑΚΠ) ανατομίας ρομπότ με έξι βαθμούς ελευθερίας. Ο μέγιστος αριθμός λύσεων του αντίστροφου κινηματικού προβλήματος για ρομπότ έξι βαθμών ελευθερίας είναι δεκαέξι (16). Γι’ αυτά τα ρομπότ το ΑΚΠ δεν έχει κλειστή μορφή. Οι μέθοδοι που ακολουθούνται για την επίλυση απαιτούν την εύρεση της πολυωνυμικής εξίσωσης που περιέχει τις 16 πραγματικές λύσεις για μία γωνία του ρομπότ και την επίλυσής της με αριθμητικές μεθόδους. Η χρήση μεθόδων υπολογιστικής νοημοσύνης έχει περιοριστεί στην εξεύρεση μόνο μίας λύσης. Σ’ αυτή τη διπλωματική θα χρησιμοποιηθεί μια μέθοδος υπολογιστικής νοημοσύνης όπου θα βρίσκει όλες τις λύσεις του προβλήματος. Τα βήματα που πρέπει να υλοποιηθούν είναι τα εξής: Α. Επιλογή ρομπότ με 16 λύσεις. Β. Αριθμητική επίλυση με μια γνωστή μέθοδο. Γ. Κριτήρια και διαχωρισμός δεδομένων για εκπαίδευση συστημάτων. Δ. Εκπαίδευση συστημάτων με υπολογιστική νοημοσύνη. Ε. Σύγκριση μεθόδων 12.Σχεδιασμός και μελέτη δυναμικών πεδίων για το χειρισμό μικροαντικειμένων. (Μη διαθέσιμη) Μελέτη δυναμικών πεδίων. Σχεδιασμός και συνδυασμός δυναμικών πεδίων για μετακίνηση, διαχωρισμό και συναρμολόγηση μικροαντικειμένων. Για την πραγματοποίηση της εργασίας θα γίνει χρήση του λογισμικού Matlab. Στην εικόνα απεικονίζεται, ως παράδειγμα, μια αλληλουχία 3 πεδίων (radial, curl and push fields) η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συναρμολόγηση δύο μικροαντικειμένων. Oι φοιτητές, που ενδιαφέρονται να εκπονήσουν διπλωματική εργασία σε κάποιο από τα παραπάνω αντικείμενα, μπορούν να επικοινωνήσουν με τον Kαθηγητή Ν. Ασπράγκαθο ή με τον κ. Παναγιώτη Κουστουμπάρδη.