Festo-solun manipulaattorin päivittäminen

Abstract

Opinnäytetyönä toteutettiin mekatroninen kehitysprojekti, jonka aikana suunniteltiin ja rakennettiin uusi manipulaattori Tampereen ammattikorkeakoulun koneautomaatiolaboratorion Festo-harjoitussoluun. Päätavoitteiksi projektille asetettiin uuden manipulaattorin mekaaninen ja sähköinen suunnittelu sekä varsinainen rakentaminen. Uuden manipulaattorin suunnittelussa määriteltiin tarkat toiminnalliset vaatimukset, jotka sen tuli täyttää. Suunnittelussa seurattiin pääsääntöisesti mekatronisen suunnittelun periaatteita toimivan kokoonpanon aikaansaamiseksi.

Kehitysprojektin aikana suunniteltiin manipulaattorin mekaaninen rakenne ja valittiin työhön soveltuvat servomoottorit ja moottorinohjaimet. Suunnittelu sisälsi paljon CAD-mallintamista, ja manipulaattorista tehtiin suunnitteluvaiheen aikana kattava kokoonpanomalli ennen rakentamisen aloittamista. Rakenteessa käytettiin paljon itse mallinnettuja 3D-tulostettuja komponentteja. Rakentamisvaiheessa manipulaattori koottiin suunnitelman mukaan ja sähköisille komponenteille tehtiin tarvittavat kytkennät.

Manipulaattori saatiin projektin tuloksena toiminnallisesti valmiiksi, ja sitä on mahdollista ohjata tietokoneella. Kattavan testaamisen perusteella uusi manipulaattori vastaa miltei kaikilla osa-alueilla sille asetettuihin vaatimuksiin, ja kehitystyötä tullaan jatkamaan tulevaisuudessa integroimalla manipulaattoriin ohjelmoitava logiikkayksikkö manipulaattorin ohjausjärjestelmäksi.

In this thesis, a mechatronic development project was carried out to design and build a new manipulator for Tampere University of Applied Sciences' Festo training cell. The main objectives of the project were to design the new manipulator's mechanical and electrical systems and to construct the manipulator itself. The functional requirements for the manipulator were defined in the design phase, and the design process followed the principles of mechatronic design to achieve a functional assembly.

During the project, the mechanical structure of the manipulator was designed, and suitable servo motors and motor controllers were selected. The design process involved plenty of CAD modeling, and a comprehensive assembly model of the manipulator was created before the construction phase began. The structure included many 3D-printed components that were modelled for specific purposes. During the construction phase, the manipulator was assembled according to the plan, and the necessary connections were made for the electrical components.

As a result of the project, the manipulator was completed and can be controlled by a computer. Extensive testing shows that the new manipulator meets nearly all of the requirements set for it, and further development work will be carried out in the future by integrating a programmable logic unit into the manipulator's control system.