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
Design of Modular Robotic Arms With High Model Fidelity
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Mechatronic systems, mechanical systems controlled by software embedded on electronics, are used everywhere today but designing such systems impose challenges as their complexity increases. With increasingly complex hardware the controlling electronics and their accompanied software can get to generalized for their intended use. In addition, the software also gets harder to design and test when the complexity of the hardware increases, necessitating the use of simulations. The goal of this thesis is designing a system going against this trend in the form of a robotic arm. The system developed contains both a physical design and a modeling library to allow for simulations. Both parts are modular, allowing the user to use the subsystems provided to assemble the systems for his/her intended use. The physical robotic arm is designed around modules, or subsystems, which the user can assemble in various ways and orders to form a robotic arm. The electronic interface designed as a distributed system makes it easy to add and control individual motorized joints fitted to the arm through a central data bus. To accompany this mechanical system, a simulation environment has been developed. This is a library developed in Modelyze, a host language encompassing a mathematical model builder and solver. The developed library contains objects whose mathematical models corresponds to the real world hardware that the user can assemble in a similar way and serves as simulation platform for the physical arm. After extracting the necessary parameters from the hardware tests were performed comparing the simulated responses with the real ones to ensure high fidelity of the model. The model exhibited fidelity when compared with data and various discrepancies could be explained by known limitations in Modelyze and the physical setup. The goal of the system is to serve as a research platform where, for instance, systems are designed in the model environment and implemented on the real system. Other implementations are possible thanks to the flexibility of the system.

Abstract [sv]

Mekatroniska system, mekaniska system styrda av inbyggda elektroniska system, finns överallt idag men utveckling av sådana system medför utmaningarnar när deras komplexitet växer. Med ökande komplex hårdvara kan den styrande elektroniken och mjukvaran bli för generaliserade för deras uppgift. Mjukvaran blir också svårare att utveckla och testa när hårdvarans komplexitet ökar, vilket nödvändiggör användadet av simuleringar. Målet med denna avhandling är att designa ett system som går mot denna trend i form av en robotarm. Det utvecklade systemet innehåller en fysisk design och ett modelleringsbibliotek som möjliggör simuleringar. Båda delar är modulära, vilket möjliggör för användaren att bygga ett system för hans/hennes behov. Den fysiska robotarmen är designad runt moduler som användaren kan sätta ihop på olika sätt för att bygga en robotarm. Det elektroniska gränssnittet är utformat som ett distribuerat system vilket gör det enkelt att lägga till och kontrollera motoriserade leder som finns på armen genom en central databuss. En simuleringmiljö har utvecklats tillsammans med det mekaniska systemet. Detta är utvecklat i Modelyze, ett värdspråk i vilket en matematisk modelleringsmiljö och simulerare är implementerat. Det utvecklade biblioteket innehåller objekt vars matematiska modeller motsvarar den fysiska hårdvaran som användaren kan bygga ihop på liknande sätt för att fungera som en simuleringsplatform. Efter att ha extraherat parametrar från hårdvaran utfördes tester för att jämföra simulerade resultat med riktiga tester for att säkerställa noggrannhet i modellen. Modellen uppvisade noggrannhet när den jämfördes med datan och eventuella felaktigheter kunde bli förklarade med begränsningar i Modelyze och the fysiska installationen. Målet med detta system är att det ska bli en forskningsplatform där, bland annat, system är designade i modelleringsmiljön innan de är implementerade på det riktiga systemet. Ytterligare implementationer är möjliga tack vare systemets flexibilitet.

Place, publisher, year, edition, pages
2015.
Series
MMK 2015:103 MDA 509
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-184603OAI: oai:DiVA.org:kth-184603DiVA: diva2:916341
External cooperation
KTH ICT
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-04-11 Created: 2016-04-01 Last updated: 2016-04-11Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(7960 kB)61 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 7960 kBChecksum SHA-512
ed69a09e3ededda38b21125acc0de1beb0b2f49bd822d8e58e3bd71d7491ca28fbff1ab67be53c6e65a8f00629cac96772e223384820d2c03d747c99fee0a0b4
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 61 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: 212 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