Development of a structure for a mobile robot

Abstract

Recently we have witnessed not only the development of mobile robots to perform tasks in dangerous situations for humans but also for activities inside factories or agricultural environments. However, the success of these projects is dependent on the amount of useful research that exists on this subject that results in technology advancements. The aim of this dissertation is to create a simple modular and reconfigurable mobile robot that can fulfil the need of this equipment in research about that matter. It includes the conceptual and detailed design, simulation, prototyping and testing of a skid-steer robot. This study starts by defining and classifying outdoor mobile robots according to their structure and locomotion mechanisms. It also refers to the latest prototypes that have been developed in this field, some of them with commercial application. Furthermore, a study will be done about the forces that will affect the structure, which will be designed with aluminium profiles, and simulated through finite element analysis. This study will not only ensure the development of a viable structure, but also to make it as suitable as possible. This means that the structure must provide the expected characteristics with the lowest possible mass. With that purpose in mind several structures with different types and sizes of profiles will be tested and compared. The results obtained from the tests performed are presented in the last chapters, as well as the characteristics of the implemented robot. Finally, there is an overlook of all the achievements and conclusions made possible with this research work.

Recentemente, temos assistido não só ao desenvolvimento de robôs móveis para executar tarefas em situações perigosas para humanos, mas também para atividades dentro de fábricas ou ambientes agrícolas. No entanto, o sucesso desses projetos depende da quantidade de investigação que existe sobre esse assunto, resultando em avanços tecnológicos.O objetivo desta dissertação é tentar criar um robô móvel simples, reconfigurável e modular que possa satisfazer a necessidade desse equipamento na pesquisa sobre esse tópico. Esta dissertação inclui o design conceitual e detalhado, a simulação, a prototipagem e o teste de um robô móvel.Esta dissertação começa definindo e classificando robôs móveis outdoor de acordo com sua estrutura e mecanismos de locomoção. Também se refere aos protótipos mais recentes que foram desenvolvidos neste campo, alguns deles com aplicação comercial.Além disso, será feito um estudo dos esforços a que este tipo de robôs serão submetidos para que possa ser iniciado o dimensionamento da estrutura, criada com perfis de alumínio, através de análise de elementos finitos. Este estudo visará não só garantir o desenvolvimento de uma estrutura viável, mas também torná-la tão adequada quanto possível. Isso significa que a estrutura deve proporcionar as características esperadas com a menor massa possível. Com esse objetivo em mente, serão testadas várias estruturas com diferentes tipos de perfil.Um capítulo sobre os resultados obtidos a partir dos testes feitos ao robô irá concluir com as características do mesmo. Finalmente, há uma visão geral de todas as realizações neste trabalho de pesquisa e possíveis desenvolvimentos futuros.