Da bi odgovorili na te ključne izzive avtomatskega in varnega pripenjanja in odpenjanja hlodov, bomo v okviru projekta uporabili mehko robotiko kot nov inovativen pristop za prijemanje različnih predmetov, poljubne geometrije, na osnovi hidravličnega aktuatorja za povečanje moči aktuatorja. Prilagodili in uporabili bomo mehko robotsko prijemalo za rokovanje s težkimi bremeni in zagotovili majhno, prenosno hidravlično krmilno enoto za tak sistem.

Slika 1. Koncept avtomatskega mehkega prijemala

Glavni cilj projekta je zasnovati, zgraditi in preizkusiti prvo mehko robotsko hidravlično napravo za samodejno pripenjanje in odpenjanje hlodov. V tem namenu bomo analizirati mehansko obnašanje materialov primernih za mehko prijemalo in njegovih različnih oblik, z izvajanjem numeričnega modeliranja in parametrične optimizacije. Za tem sledi eksperimentalna verifikacija za neposredno vrednotenje prijemalne sile in karakterizacijo najbolj obetavnih materialov za mehko robotiko kot tudi načrtovanje, izdelava in preizkusi mehko-robotskega hidravličnega aktuatorja za visoke obremenitve.  Za krmiljenje mehko-robotskega aktuatorja je načrtovana in bo preizkušena visokotlačna hidravlične naprava z lastnim pogonom.

Osnovne zahteve projekta so: enostavna in zanesljiva izvedba na koncu vrvi sečnega vitla; varno držanje hloda na tleh med sečnjo, zanesljivo odpenjanje hloda na mestu razkladanja; možnost ločenega ali hkratnega odpenjanja več hlodov, pritrjenih na jeklenico gozdarskega vitla, vsi deli naprave za avtomatsko pripenjanje/odpenjanje na koncu vrvi vitla morajo biti zelo lahki; prva obremenitev hidravlične naprave naj bo neposredno na gozdarski vitel.

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo

Sodelujoči:

Izr. prof. dr. Franc Majdič  , vodja

prof. dr. Mitjan Kalin

Izr. prof. dr. Boris Jerman

doc. dr. Marko Polajner

dr. Tomaž Požar

dr. Lucija Čoga

dr. Ana Trajkovski

mag. Nejc Novak

mag. Jan Pustavrh

Rok Jelovčan

Uniforest proizvodnja, trgovina in storitve, d.o.o.

Raziskovalna skupina

Sodelujoči:

dr. Robert Horvat

Marko Polak

Projekt se izvaja v šestih delovnih paketih (DP1-DP6) za doseganje specifičnih ciljev. 

DP1:  Razvoj osnove mehkega robotskega prijemala.

Naloga 1.1: Pregled različnih mehkih robotskih manipulatorjev in prijemal (M1-M8)

Naloga 1.2: Pregled in izbor najperspektivnejših materialov za mehki robotski prijemalni sistem (M1-M10)

Naloga 1.3: Hidravlično in mehansko modeliranje ter optimizacija oblik za sistem za mehko robotsko prijemanje (M8-M14)

V sklopu DP1 je razvita osnova mehkega robotskega prijemala. Opravljena je podrobna raziskava teoretičnega ozadja mehkih robotskih prijemal. Raziskali smo materiale mehkih in togih komponent. Predlagana je hidravlična shema hidravlične pogonske krmilne enote na podlagi pregledanih skupnih. 3D model in shema hidravličnega sistema, služita kot osnova za nadaljnje delovne pakete DP2 in DP3. 

DP2:  Parametrizirani numerični model prijemala

Naloga 2.1: Mehanska analiza visokoobremenjenega mehkega robotskega hidravličnega aktuatorja (M6-M20)

Naloga 2.2: Avtomatska krmilna enota hidravlične moči za aktiviranje mehanskega prijemala (M8-M20)

V sklopu DP2 smo analizirali mehansko obnašanja sistema za mehko robotsko oprijemanje s pomočjo parametriziranega numeričnega modela hidravličnega aktuatorja.

DP3:  Eksperimentalna verifikacija parametriziranega modela

Naloga 3.1: Osnovni preizkusi materialov in oblik (M12-M24)

Naloga 3.2: Osnovni preizkusi tekočin (M12-M24)

V nadaljevanju, v okvirju sklopa DP3 bo eksperimentalno verificiran parametrizirani model in opravljene meritve sistema za mehko robotsko prijemalo. Načrtovani so osnovni preizkusi materialov in oblik kot tudi osnovni testi tekočin.

DP4:  Pogonska krmilna enota

Naloga 4.1: Projektiranje in montaža avtomatske hidravlične krmilne enote za mehansko proženje prijemala (M14-M21)

Naloga 4.2:  Testiranje avtomatske hidravlične krmilne enote za mehansko prijemalo (M14-M24)

DP5:  Kombinirani sistem avtomatskega vpenjanja

Naloga 5.1: Zasnova naprave (M24-30)

Naloga 5.2: Sestavljanje naprave (M24-30)

Naloga k 5.3: Testiranje naprave (M26-30)

Naloga 5.4. Testiranje naprave na vzorcu (M30-36)

DP6:  Patentna prijava in  objava in predstavitev rezultatov, poročanje

Naloga 6.1: Projekt vključuje patentno prijavo, ter rezultate predstavljene v znanstvenih objavah in na strokovnih sejmih in mednarodnih znanstvenih konferencah, delo poteka ves čas (M16-36)

Trenutno objavljeni rezultati, ki so bili pridobljeni v okviru tega projekta:

VALJAVEC, Tilen. Mehki aktuatorji za uporabo v protetiki in pri humanoidnih robotih : magistrsko delo magistrskega študijskega programa II. stopnje Strojništvo. Ljubljana: [T. Valjavec], 2024. XXII, 75 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 218917635]

ZALETELJ, Rok. Izdelava vulkaniziranega mehkega prijemala: diplomsko delo Visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo – Projektno aplikativni program. Ljubljana: [R. Zaletelj], 2024. XVIII, 56 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 211968259]

FACIJA, Nejc. Razvoj in testiranje mehkega prijemala z integracijo vlaknenih ojačitev : zaključna naloga Univerzitetnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo – Razvojno raziskovalni program. Ljubljana: [N. Facija], 2024. X, 23 f., ilustr. [COBISS.SI-ID 216690947]

VIDMAR, Urban. Razvoj lahkega hidravličnega valja : diplomsko delo Visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo – Projektno aplikativni program. Ljubljana: [U. Vidmar], 2024. XX, 52 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 211958787]

ULE, Domen. Razvoj lahkega krmilnega hidravličnega bloka : diplomsko delo Visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo – Projektno aplikativni program. Ljubljana: [D. Ule], 2024. XX, 50 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 211916803]

DEBELJAK, Timotej. Razvoj mehko-robotskega prijemala z uporabo ojačitvenih nekovinskih vlaken : diplomsko delo Visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo – Projektno aplikativni program. Ljubljana: [T. Debeljak], 2024. XX, 50 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 211164419]

ŠRAJ, Domen. Smernice za konstruiranje orodij za proizvodnjo izdelkov iz gume : diplomsko delo Visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo – Projektno aplikativni program. Ljubljana: [D. Šraj], 2024. XXII, 71 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 202504195]

Predštudija 1. Porušitveni testi za ugotovitev tesnosti in vzdržljivosti gumenega materiala F80

Predštudija 2. Merjenje sile mehkih prijemal

Interno poročilo 1: Izroček 1.1. Mehka prijemala – pregled

Interno poročilo 2: Izroček 1.2. Pregled materialov za mehka prijemala in stanje tehnike na področju vlivanja in brizganja gume

Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije

Uniforest d.o.o.