Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
A differentially steered drive unit for autonomous stage wagon
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2012 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Differentialstyrd drivenhet till autonoma scenvagnar (Swedish)
Abstract [en]

There is more to theatre than meets the eye. Getting the stage ready for a show often means moving ungainly, heavy and irregularly shaped props. Visual Act is an independent company providing theatres, TV-production sets, sporting and cultural events with technology and props. The company has developed and also patented an autonomous stage wagon system that uses proprietary technology to move both people and props across large areas during live shows. These wagons are used in performances to make things travel and are more often than not disguised to fit the theme of the show. Customers might however need to move things backstage as well and are likely to find the current system to be overly complex for that usage, which gave the idea to develop an automatic wagon designated for theatrical logistics. This report presents a project investigating the controllability of a new drive unit for the logistical autonomous stage wagons; a concept based on differential steering that has the potential to double the propelling force of each drive unit whilst maintaining precision and potentially compressing the physical size as compared to the existent drive unit. The new drive unit is to be adapted to the premises of the existent wagon system and hence use the same system architecture to enable it to later on be installed in the wagon whenever customers demand greater propelling force. The final prototype is made in steel and has a u-shaped wheel axle to create stability by placing the center of gravity below the center of the wheels. The wheel axle is approximately 0.4m long and has two wheels with a radius of 0.08m mounted in parallel on the two sides. Each wheel is connected to a 1500WAC servo motor via a bevel gear with a ratio of 1/7.5. As the components of the wagon are made of mostly copper and steel, the tailored prototype wagon with one differentially steered drive unit is heavy and weighs just less than 100kg in total without extra load. The control system is aiming at compensating for heading errors and uses a Gaussian function to model the new wheel speeds required to correct a faulty direction. The control system consistently uses a calculation of the approximated speed that corresponds to the requested path to model new velocities. Theory and tests show a good ability to drive forward, backward and turn on the spot. Hence, the differentially steered drive unit is found to be controllable, but future investigation of its ability to function in a system of multiple, inter-connected differential drive units is necessary. Given certain goal coordinates and a time period to travel there, the test set up showed good repeatability and performance. The tests are however carried out on a small area and possible small errors are difficult to detect.

Abstract [sv]

På teater händer så mycket mer än skådespel. På, ovanför, under, bakom och framför scenen finns saker som ska involveras i föreställningen såväl före och efter som under dess gång. Ofta ska saker röra sig, lysa eller låta på scen eller så ska tunga och otympliga föremål flyttas från en punkt till en annan. Med teknikutvecklingen har även teatern utvecklats och scenframställning har fått en helt ny innebörd sedan Gustav III:s dagar. Visual Act är ett fristående scenteknikföretag och dekorverkstad som förser teatrar, Tv-produktioner, sport- och kulturevenemang med mera med tekniklösningar och rekvisita. Företaget, som funnits sedan 1985, började utveckla högteknologisk teaterteknik kring millennieskiftet och har bland annat tagit fram ett autonomt vagnsystem. Vagnarna kan snurra runt sin egen mittpunkt samtidigt som den rör sig runt en global rotationspunkt i rummet. Den använder sig av en kedjeväxel som gör rotation praktiskt taget obehindrad och vilken ny körriktning som helst kan ställas oavsett ursprungsposition. System används ofta i sammanhang där den kläs i enlighet med övrig dekor och möjligheterna för användning och utseende är många. Dock vill somliga kunder kunna flytta saker i enbart logistiskt syfte, utan konstnärliga förtecken och utanför liveframträdanden. I sådana fall kan det befintliga system upplevas som alldeles för komplext och dyrt. Därför kom man på att utveckla en ny drivenhet som har potential att bli både starkare och billigare än föregångaren. Här presenteras ett projekt vars mål är att utveckla en ny typ av drivenhet för logistiskt syfte i teatersammanhang. Drivenheten ska vara differentialstyrd och anpassas till det befintliga systemets förutsättningar för att senare kunna installeras i vagnsystemet på ett modulärt sätt då kund önskar starkare framdrivning av vagnen. Den slutgiltiga prototypen är byggd i stål och har en u-formad hjulaxel för att öka stabiliteten genom att placera gravitationscentrum nedanför hjulens mittpunkt. Hjulaxeln är cirka 0.4m lång och har ett hjulmed radien 0.08m monterad på vardera kortsidan, helt parallellt med varandra. Varje hjul är kopplat tillen 1500W AC servomotor via en vinkelväxel med utväxling 1/7.5. Teori och tester visar god förmåga att köra framåt, bakåt och rotera på plats. Drivenheten har visats vara reglerbar, men vidare undersökningar om reglerberheten av ett system med sammankopplade differentialstyrda enheter är nödvändiga. Det reglersystem som testats visar god repeterbarhet, men testningen genomfördes på liten yta och eventuella små fel är i sådan situation svåra att mäta.

Place, publisher, year, edition, pages
2012. , 74 p.
Series
MMK 2012:81 MDA 430
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-144999OAI: oai:DiVA.org:kth-144999DiVA: diva2:715568
External cooperation
Visual Act AB
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-03-06 Created: 2014-05-05 Last updated: 2016-02-25Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(4384 kB)128 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4384 kBChecksum SHA-512
e36f5c402fed60bdf0677f8d0638d6430bebac714e17ad4727728dd4b55839e5772cac5c0a6a18e8c5376d0db2317191cfb0d9096c59447ea935579219363e5f
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 128 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 91 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf