Prostorové polohování pevných a tvarově přizpůsobivých těles z magnetických materiálů

Ing. Jiří KUTHAN

Doctoral thesis

Abstract:

Předložená práce je zaměřena na problematiku bezkontaktního ovládání miniaturních robotů na rovinné ploše pomocí externího magnetického pole. Hlavním tématem je přitom paralelní polohování vícero robotů s využitím topologie koplanárních cívek. V úvodu práce je stručně formulována řešená problematika a základní možnosti dosažení paralelního ovládání robotů. Dále je představena vyvinutá robotická platforma a její jednotlivé moduly. Následně je formulován matematický model magnetického pole zkoumané topologie cívek a ovládaných robotů, jeho numerické řešení a postup výpočtu silových účinků. Stěžejní část práce je pak věnována popisu zkoumaných technik paralelního ovládání robotů. Jedná se o techniku využívající rozdělení pracovního prostoru, zamezení pohybu robotů ve vybraných částech pracovního prostoru a zamezení pohybu dynamickým výběrem (prostorově selektivní polohování). Tato technika je následně implementována do prototypu, analyzována a experimentálně ověřena. V závěru práce jsou představeny projekty separace elektronického odpadu využívající vzniklé robotické platformy a nově vzniklý lineární aktuátor, využívající prostorově selektivní polohování. Dále je představen projekt akcelerátoru pro odstranění dříku z nýtovací pistole.

Abstract:

The presented work focuses on the problem of the non-contact control of miniature robots in a plane using an external magnetic field. The main topic is the parallel positioning of multiple robots using co-planar coil topology. In the introduction of the paper, the problem is addressed, and the fundamental possibilities of achieving parallel robot control are briefly formulated. Furthermore, the developed robotic platform and its modules are presented. Subsequently, the mathematical model of the magnetic field of the investigated coil topology and controlled robots, its numerical solution, and the procedure for calculating the force effects are formulated. The central part of the thesis is then devoted to describing the investigated parallel robot control techniques. These are the workspace partitioning techniques, robot motion avoidance in selected parts of the workspace, and motion avoidance by dynamic selection. This technique is then implemented in a prototype, analyzed and experimentally verified. The thesis concludes by presenting e-waste separation projects using the resulting robotic platforms and a newly developed linear actuator using spatially selective positioning. And finaly ,the design of an accelerator to remove the mandrel from a rivet gun is presented.

Keywords

Robotika, miniaturní roboty, magnetické ovládání, paralelní ovládání, permanentní magnet, simulace, microfactory

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 9. 2024

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Doc. Ing. František Mach, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Doctoral programme / field:
Electrical Engineering and Information Technology / Electrical Engineering and Information Technology