WB029
Pulp Friction
.gif)
De Pulp Friction in volle glorie, functioneert naar behoren. Met zijn topsnelheid van 29 grijpbewegingen per minuut is de Pulp Friction een nieuw begrip op de markt.
Het wordt sterk aangeraden de video met geluid en in HD af te spelen.
Groep 029 is een projectgroep met een visie, een droom, de droom om volledig zelfstandig een grijper te produceren. Niet alleen de fabricage, maar het gehele ontwerpproces, materiaalkeuzes, testfase en release van begin tot eind. Binnen een tijdsbestek van 8 weken zijn wij tot een eindproduct gekomen waar we zonder meer trots op zijn.
- Tijdens de battle in minder dan 5 minuten in elkaar te zetten zijn.
- Een beker met een diameter van circa 50 mm kunnen vastpakken.
- Een tetrapak van 0,5L kunnen vastpakken.
- Het object 150 mm in verticale richting kunnen verplaatsen.
- Het object enkele tientallen millimeters horizontaal verplaatsen.
- Het object mag zijn inhoud niet verliezen.
- De grijper moet kunnen terugkeren naar zijn startpositie zonder het object omver te stoten.
Voordat er begonnen kon worden met het bedenken van verschillende ontwerpen, moesten er eerst een aantal verschillende eisen en wensen opgesteld worden. Met deze eisen en wensen staat er concreet wat de grijper allemaal moet doen en is het dus makkelijker om hier oplossingen voor te vinden. Deze eisen en wensen zijn uiteindelijk geworden:
- Er fatsoenlijk uit zien.
- Uit zo min mogelijk materialen bestaan.
- Maximaal budget van 70 euro.
- Er origineel uit zien.
Hieronder staat een kritische analyse van de oplossingen aan de hand van de eisen en wensen. Onder de kritische analyse is een morfologisch overzicht te vinden. Hierin zijn al onze deelontwerpen gecombineerd. De beste deeloplossingen hebben we combineerd tot een geheel ontwerp.
Als verdere voorbereiding voor het maken van de grijper, heeft ieder groepslid individueel een eigen ontwerp uitgewerkt met als inspiratie het morfologisch model. Van zijn eigen ontwerp heeft iedereen een isometrische projectie gemaakt, hierdoor kregen wij een beter idee over de werking van een grijper en een grijper systeem in elkaar zit. De isometrische projecties zijn in de slideshow hieronder te zien.
Om een beter inzicht te krijgen in ons gekozen ontwerp, zijn wij overgegaan van het tekenen van een ontwerp op het maken van een prototype uit karton. Dit prototype had het doel ons de flaws in ons ontwerp te tonen, zodat we deze konden verhelpen en zo onze grijper verbeteren. Ook hielp het model ons in het kiezen van de ideale armlengtes en aangrijpingspunten voor de pneumatische actuatoren.
Uiteindelijk moest er een eindontwerp gekozen worden. Hiervoor zijn de verschillende ontwerpen verder in detail bekeken en is er nog teruggekeken op het morfologisch model.
We hebben elk individueel ontwerp beoordeelt door te kijken in hoeverre ze aan onze eisen voldeden. Uiteindelijk kwamen we op het definitieve ontwerp gebaseerd op de volgende punten:
Grijper arm, de dubbele giek.
Voor de arm hebben we gebruikt gemaakt van een vierstangenmechanisme, om precies te zijn, de dubbele giek. Deze zorgt er namelijk voor dat bij de verticale verplaatsing van de arm, de beker zelf horizontaal blijft en zijn inhoud dus niet verliest.
Grijper omhoog bewegen,actuator onder de arm.
In combinatie met de dubbele giek besloten wij om de actuator aan de onderkant te bevestigen, deze kan namelijk genoeg kracht kunnen om de grijper omhoog te duwen. Ook zal hij de arm om een punt laten draaien, opdat de hoogte van 15 centimeter gehaald wordt.
Grijper opzij bewegen, zwaard principe.
Om de grijper opzij te laten bewegen is de keuze gemaakt om het zwaard principe toe te passen. Dit principe is namelijk het makkelijkst te monteren aan de dubbele giek, en de afstand die opzij bewogen wordt kan ook makkelijk afgesteld worden.
Grijpmechanisme zelf,actuator aan de zijkant en rubber aan de binnenkant
Voor het vastpakken van het object is gekozen om de actuator aan de zijkant te bevestigen en dan 1 vinger te laten bewegen. Dit mechanisme is namelijk het simpelst om in de arm te zetten en kan de grootste hoek maken. Dit betekent dat wanneer de grijper terug beweegt naar de originele positie, de vinger ver genoeg open kan om niet het object omver te stoten. In combinatie met deze keuze hebben wij gekozen voor rubber aan de binnenkant van vinger, aangezien rubber qua wrijvingscoëfficient en elasticiteit enigszinds in de buurt komt van menselijke huid, hierdoor kan deze zich aanpassen aan de vorm van het object.
Grijpmechanisme
Als het materiaal voor het grijpmechanisme is perspex gekozen,omdat dit beschikbaar was gesteld door de TU Delft en op maat gesneden kon worden.
Arm grijper
Als arm hebben we gekozen voor aluminium, er was namelijk te weinig perspex om daar de dubbele giek van te maken. Dus daar moest een ander materiaal voor gevonden worden, dit materiaal moest redelijk wat kracht kunnen dragen en ook niet te zwaar zijn. Daarom is gekozen voor aluminium. Ook hebben we als aantal tussenstukken hout genomen, dit is namelijk makkelijk te bewerken en ook nog redelijk sterk.
Krachtenanalyse
Om een idee te krijgen van de hoeveelheid kracht die de actuator moet leveren is er een krachtenanalyse van ons systeem gemaakt. Hierin valt te bepalen wat het verband is tussen de kracht van de actuator en de massa van het vastgepakte object. Hiervoor zijn een aantal aannames gemaakt. Bij de krachten analyse is de arm maximaal genomen (grijper staat horizontaal) en aangenomen dat er geen wrijving is die op de grijper werkt. De actuator staat in zijn meest uitgerekte stand.
Waarden:
M1=0.744 kg → G1=7.30 N (massa van gehele grijper)
H is het zwaartepunt van de grijper.
Lac=0.345 m
Lbc=0.280 m
Lbo=0.025 m
Lbh=0.490 m
Lbi=0.805 m
G2=9.81*M2 N (massa van het vastgepakte object)
Formules krachtenanalyse:
Omdat de kracht (Fa) die de actuator levert schuin staat, moet deze eerst ontbonden worden in zijn X(Fax) en Y(Fay) component. Dit kan door de hoek(α) te bepalen waaronder de grote actuator staat. Hierna kan met behulp van goniometrie respectievelijk Fay en Fax bepaalt worden.
tan(α)=Lbc/LAC
tan(α)=0.28/0.345
α = 39.1 graden
Met deze hoek kunnen dan Fax en Fay berekend worden.
cos(α)=Fax/Fa
sin(α)=Fay/Fa
en
cos(α)*Fa=Fax
sin(α)*Fa=Fay
Evenwicht:
Om een verband tussen de massa van het object en de kracht die door de actuator geleverd wordt op te stellen. Moet er gebruik gemaakt worden van het momentenevenwicht om punt O. Hiermee kan namelijk de kracht als functie van de massa bepaalt worden.
Dit is:
Mo = 0 =-G1*Lbh-G2*Lbi+Fay*Lbc+Fax*Lbo
G1*Lbh+G2*Lbi = Fay*Lbc+Fax*Lbo
3.576+0.805G2 = 0.28Fay+0.025*Fax
0.28sin(α)*Fa+0.025*cos(α)*Fa=0.805G2+3.576
0.196Fa = 7.90M2+3.58
Fa = 40.3M2+18.3
Na het vereenvoudigen van het momentenevenwicht is er de formule:Fa=40.3M2+18.3 uit gekomen, hierin kan een massa van het te oppakken object ingevoerd worden om een kracht van de actuator te krijgen. Deze formule kan ook geplot worden ,deze plot is hieronder te zien. In deze plot is dan ook te zien dat dit dus een rechtlijnig verband zou zijn.Waarschijnlijk klopt dit niet aangezien we geen rekening hebben gehouden met dingen zoals wrijving, wel geeft dit echter een redelijk overzicht tussen de relatie van kracht van de actuator en massa van het tetrapak/bekertje. Hieruit kunnen we dus wel afleiden hoeveel kracht de actuator ongeveer moet leveren voor een bepaalde massa.
Om een beter gevoel te krijgen voor het bereik van onze grijper is er een bewegingsanalyse van de arm in matlab gemaakt.Hierin zijn verschillende standen van de grijper te zien. 1 hiervan is de stand als de actuator helemaal ingeschoven is, een tussenstand tijdens het bewegen en de stand als de actuator helemaal is uitgeschoven is.
Onze grijper heeft voldaan aan de door ons gestelde eisen en wensen. Maar er zijn altijd zaken die beter kunnen. Zo hadden we niet
goed nagedacht over de bevestiging van de actuatoren, hierdoor moesten we tijdens het testen nog aanpassingen aan de bevestigingspunten gedaan voordat we überhaupt konden gaan testen.
Dit hebben we opgelost door middel van U-vormige bevestingspunten. Hierdoor hebben we minder tijd gehad om te kunnen testen.
Ook hebben we slechts een kartonnen model gemaakt. Dit model was van het vooraf gekozen ontwerp.
Het was achteraf verstandiger geweest om van verschillende ontwerpen een model te maken en daaruit dan ons definitieve ontwerp te kiezen.
Hiernaast had er een betere bouwtekening moeten worden gemaakt van ons gekozen ontwerp waar
duidelijk de maten in stonden vermeldt van elk onderdeel. Bij de productie hebben we namelijk
van tevoren wel een grove inschatting gemaakt van elk onderdeel en deze maten gedurende de
bouw aangepast naar hun uiteindelijke grootte. Dit neemt niet weg dat er tijdens de ontwikkeling
van de grijper er geen aanpassingen kunnen worden gedaan aan het ontwerp, nadat de gedetailleerde
bouwtekening is gemaakt, maar wel dat er een duidelijke leidraad is tijdens de bouw. Deze ervaringen
kunnen in het vervolg worden toegepast bij nieuwe projecten.
As a government officer, delivering coffee daily is one of the most important tasks I have to fulfill. When I lost my right arm in a collision, my career ended without mercy. One day the new employee spilled coffee over the boss and faith was lost in employees. In an attempt to regain my job, I showed him the Pulp Friction and since then I was able to serve my country again.
The sole purpose in my life is baseball. When my arm broke, my soul almost ceased to exist. Many people who had a near death experience saw a white light calling out for them. In my case I witnessed a shiny silver light, approaching me smoothly and eventually firmly grabbed my soul and purified it. My baseball career, in other words my life, resurrected from death.
112 Years ago I used to be a normal human being with blood flowing through my veins. After having the Pulp Friction installed much compressed air flowed through my veins and that is how I became the Avatar.