Platforma samopoziomująca


Platforma samopoziomująca to stanowisko laboratoryjne skonstruowane w ramach grupowej pracy dyplomowej dla wydziału OiO Politechniki Gdańskiej.

Celem pracy było opracowanie układu wywołującego przemieszczenia (symulacja ruchu fal morskich) oraz układu je kompensującego. Ponieważ symulacja ruchu fal morskich jest procesem bardzo skomplikowanym, uproszczono to zagadnienie do kołysania platformy w dwóch płaszczyznach ustawionych względem siebie prostopadle. Do zaprojektowania modelu użyty został program Autodesk Inventor Professional 2014.


Założenia:

  • Powinna zostać zachowana równoległość pomiędzy górną płaszczyzną efektora a podstawą,
  • Górny element wykonawczy nie może doznać przemieszczenia w płaszczyźnie XY.


Konstrukcja odpowiedzialna za wymuszanie wychyleń

Podstawę stanowi rama z aluminiowych profili konstrukcyjnych o przekroju 45x45mm oraz dokręcona do niej stalowa płyta. Platforma kołysana to "krzyż" wykonany z zespawanych ze sobą prostokątnych profili zamkniętych. Takie rozwiązanie pozwala na uzyskanie wystarczającej sztywności platformy przy jednoczesnym zachowaniu jej niskiej masy. Za ruch platformy odpowiadają umieszczone na płycie dwa motoreduktory sterowane za pomocą falowników. Oprócz motoreduktorów, do płyty przytwierdzono wspornik platformy kołysanej. Ważnym aspektem przy projektowaniu wspornika było zapewnienie przebiegu osi wspornika przez punkt przecięcia się osi symetrii płyty. Wspornik w postaci wału z kołnierzem posiada występ, który wpuszczony w otwór w płycie pozwala go wycentrować. Zapewnia to prostopadłość osi wspornika względem płyty. W kołnierzu wspornika wykonano otwory z pogłębieniem stożkowym pod śruby montażowe oraz otwory przelotowe pod kołki, które w jednoznaczny sposób ustalają położenie wspornika.


Ponieważ platforma ma wychylać się tylko w dwóch płaszczyznach należało odebrać jej możliwość obrotu. Rozwiązaniem tego problemu okazał się przegub Cardana. Przegub ten mocowany na sztywno do wspornika umożliwi wychylenie platformy jedynie w pożądanych płaszczyznach. Ponieważ powierzchnia czołowa przegubu jest mała, postanowiono wykonać tarcze, które umożliwią stabilne połączenie między platformą, a wspornikiem. Pierwszą z nich umieszczono bezpośrednio pod platformą natomiast druga z nich spoczywać będzie na platformie.


Układ przeniesienia napędu to prosty mechanizm korbowy. Obracająca się korba połączona z cięgnem, wprawia w ruch platformę. Podczas prac nad projektem zdecydowano się na stworzenie płynnej regulacji skoku. Regulacja skoku odbywa się poprzez przesuwanie szczęk na regulatorze, zmieniając w ten sposób odległość od osi wałka zdawczego . Aby wprawić platformę w ruch, potrzebne były przeguby, które umieszczone przy korbie oraz przy platformie zapewniałby ciągłość połączenia. W pracy wykorzystano przeguby firmy Igus o numerach katalogowych GSFM_10_AG_1 oraz WGRM_10_9. Cięgno wykonano z aluminiowego pręta w którym wykonano osiowe otwory gwintowane. Wkręcone trzpienie poszczególnych przegubów zamykają łańcuch kinematyczny.

Konstrukcja odpowiedzialna za wymuszanie wychyleń (zdjęcia z prac)

Gotowe stanowisko na wydziale OiO Politechniki Gdańskiej

Film prezentujący działanie stanowiska

Po złożeniu stanowiska wyszły na jaw wszystkie mechaniczne błędy spowodowane budżetowymi rozwiązaniami. Nie mniej jednak, stanowisko działa i pierwsze próby stworzenia algorytmu do kompensacji wychylenia platformy zostały już podjęte. Jako współautor stanowiska, mam nadzieję, że w przyszłości konstrukcja będzie udoskonalana i pozwoli na podjęcie wielu ciekawych prac badawczych.