Pneumaattisen liikealustan suunnittelu
Itäsalo, Antti-Ville (2010)
2010
Konetekniikan koulutusohjelma
Automaatio-, kone- ja materiaalitekniikan tiedekunta
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2010-07-02
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201007081265
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201007081265
Tiivistelmä
Tässä työssä suunniteltiin pneumaattinen liikealusta Tampereen teknillisen yliopiston konstruktiotekniikan virtuaalilaboratorioon. Virtuaaliympäristön tarkoituksena on tuottaa sellaisia aistimuksia, että hän kokee olevansa jossakin muualla. Sitä, kuinka hyvin ihminen uppoutuu virtuaaliympäristöön, kutsutaan immersioksi. Virtuaalilaboratoriossa oli immersion toteuttamiseen valmiudet 3D-kuvalle, paikannukselle ja haptiikkahansikkaalle. Virtuaalilaboratoriossa on tarkoituksena tutkia liikkuvia työkoneita ja ohjaamoita. Jotta immersio olisi mahdollisimman hyvä työkoneita ajatellen, tarvitaan liikealusta tuottamaan työkoneen liikkeitä. Työkoneen kuljettajalle on erittäin tärkeä tuntea koneen liiketuntuma. Tässä työssä esimerkkityökoneena on Sandvikin kaivoskauhakuormaaja Toro.
Suunnittelun lähtökohtana oli, että liikealustaa pitää pystyä käyttämään TTY:n konstruktiotekniikan virtuaalilaboratoriossa sekä Seinäjoen ammattikorkeakoulun virtuaaliympäristössä. Liikealustan piti olla kevyt ja helposti liikuteltava. Kuljetuksen aikana sen piti mahtua pakettiautoon. Suunnittelussa erittäin tärkeää oli myös turvallisuus, koska laitteen kyydissä on ihminen. Liikealustasta haluttiin mahdollisimman edullinen.
Pneumatiikka valittiin käyttöenergiaksi, koska toimilaitteina haluttiin käyttää ilmalihaksia. Ilmalihasten etuna on suurin tunnettu voima/paino suhde. Lihakset ovat kevyitä ja edullisia. Haasteena on toimilaitteen ohjaus epälineaarisuuden takia.
Suunnittelun tuloksena saatiin Stewart-tyyppinen liikealusta, jossa on kuusi vapausastetta. Ohjaus toteutettiin avoimena, jolloin takaisinkytkentää ei tarvita. Lihaksen toiminta mallinnettiin, jotta toimilaitteen epälineaarisuus hallittaisiin ohjauksessa. Valmistuksessa käytettiin paljon standardiosia, jolloin kustannukset jäivät pieniksi. Liikealusta rakennettiin itse.
Valmiilla liikealustalla toteutettiin kiihtyvyysmittauksia ja käytettävyystestejä. Mittausten ja testien perusteella arvioitiin liikealustan soveltuvuutta liikkuvan työkoneen simulaattorikäytössä. /Kir10
Suunnittelun lähtökohtana oli, että liikealustaa pitää pystyä käyttämään TTY:n konstruktiotekniikan virtuaalilaboratoriossa sekä Seinäjoen ammattikorkeakoulun virtuaaliympäristössä. Liikealustan piti olla kevyt ja helposti liikuteltava. Kuljetuksen aikana sen piti mahtua pakettiautoon. Suunnittelussa erittäin tärkeää oli myös turvallisuus, koska laitteen kyydissä on ihminen. Liikealustasta haluttiin mahdollisimman edullinen.
Pneumatiikka valittiin käyttöenergiaksi, koska toimilaitteina haluttiin käyttää ilmalihaksia. Ilmalihasten etuna on suurin tunnettu voima/paino suhde. Lihakset ovat kevyitä ja edullisia. Haasteena on toimilaitteen ohjaus epälineaarisuuden takia.
Suunnittelun tuloksena saatiin Stewart-tyyppinen liikealusta, jossa on kuusi vapausastetta. Ohjaus toteutettiin avoimena, jolloin takaisinkytkentää ei tarvita. Lihaksen toiminta mallinnettiin, jotta toimilaitteen epälineaarisuus hallittaisiin ohjauksessa. Valmistuksessa käytettiin paljon standardiosia, jolloin kustannukset jäivät pieniksi. Liikealusta rakennettiin itse.
Valmiilla liikealustalla toteutettiin kiihtyvyysmittauksia ja käytettävyystestejä. Mittausten ja testien perusteella arvioitiin liikealustan soveltuvuutta liikkuvan työkoneen simulaattorikäytössä. /Kir10