Σχεδιασμός και Κατασκευή Παθητικού Μηχανισμού Έξι Βαθμών Ελευθερίας για Συγκράτηση Ρομπότ με Πόδια επάνω σε Κυλιόμενο Διάδρομο - Παρθενάκη, Άννα-Μαρία (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου και Ρυθμίσεως Μηχανών και Εγκαταστάσεων, 2016)
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται το σχεδιασμό και την κατασκευή ενός παθητικού μηχανισμού πολλαπλών βαθμών ελευθερίας για τη συγκράτηση ρομπότ με πόδια που κινούνται πάνω σε κυλιόμενο διάδρομο. Τα ρομπότ με πόδια που αναπτύσσονται στο εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου, είναι κυρίως τετράποδα και μονόποδα ρομπότ με βασικό χαρακτηριστικό του σχεδιασμού τους, την επιρροή από τη φύση (Biomimetics). Για το λόγο αυτό, το βάδισμα κάθε ενός από αυτά εστιάζει σε διαφορετικά χαρακτηριστικά, όπως την επίτευξη υψηλών ταχυτήτων, την αποφυγή εμποδίων ή την ισορροπία τους σε δύσβατα εδάφη. Μετά την κατασκευή των ρομπότ, κατά την πρωταρχική φάση της κίνησής τους, η διαδικασία των πειραμάτων που διεξάγονται σε εργαστηριακό επίπεδο, αφορά την κίνησή τους (βάδισμα / τρέξιμο) πάνω σε κυλιόμενο διάδρομο με δυνατότητα οριζόντιας και υπό κλίση κίνησης. Ως εκ τούτου, υπάρχει η ανάγκη μηχανισμού στήριξης των ρομπότ πάνω στο διάδρομο που στόχο έχει τόσο την ασφάλεια του κινούμενου ρομπότ, όσο και την εξασφάλιση συγκεκριμένων βαθμών ελευθερίας που μεταβάλλονται ανάλογα με τις απαιτήσεις του πειράματος και τον τύπο του ρομπότ. Έτσι, κατά το στάδιο του σχεδιασμού, διατυπώνονται εξαρχής τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά και οι προδιαγραφές του μηχανισμού. Ο μηχανισμός που τελικά κατασκευάζεται, έχει έξι βαθμούς ελευθερίας με δυνατότητα μεταβολής αυτού του αριθμού ανάλογα με το πείραμα. Τα χαρακτηριστικά που συνδυάζει είναι η μεταβλητότητα, η προσαρμοστικότητα ανάλογα με τον τύπο του ρομπότ, η απλότητα στον σχεδιασμό του, η ασφάλεια, η αντοχή και η ελαχιστοποίηση της μάζας. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε περιλαμβάνει τα στάδια του ορισμού της ανάγκης, της σύλληψης της ιδέας, του λεπτομερούς σχεδιασμού και της κατασκευής. Αρχικά μελετήθηκαν και αξιολογήθηκαν υπάρχοντες μηχανισμοί που έχουν κατασκευαστεί για αντίστοιχους σκοπούς. Στη συνέχεια, ορίστηκαν οι βασικές προδιαγραφές της κατασκευής και μια πρώτη προσέγγιση με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Έπειτα, διαμορφώθηκαν δύο βασικές εναλλακτικές οι οποίες και αξιολογήθηκαν με βάση τις προδιαγραφές και τις ανάγκες του προβλήματος από τις οποίες μια επιλέχθηκε για κατασκευή. Ακολούθησε ο λεπτομερής σχεδιασμός της επιλεγμένης λύσης που περιλαμβάνει μελέτη στοιχείων, διαστασιολόγηση, τριδιάστατο σχεδιασμό, μελέτη υλικών και ανάλυση φορτίων, με σκοπό τη δημιουργία ενός λειτουργικού πρωτοτύπου. Στη συνέχεια αξιολογείται το πρωτότυπο και βελτιώνεται κατασκευαστικά σε διάφορα στάδια.