Design av rengöringsrobot för operation i generiskthöglagersystem

Detta är ett examensarbete på avancerad nivå av applicerad natur. Arbetet syftar till att utveckla en rengöringsrobot för användning inom uppdragsgivarens höglagersystem enligt uppdragsgivarens specifikationer och önskemål. Hurvida dessa specifikationer är förenliga har till en början undersökts för att sedan resultera i ett robotkoncept. Detta koncept har genererats genom en traditionell produktutvecklingsprocess blandad med konstruktionsinriktade åtagande som: utveckling av unika maskinelement, dimensionering av på marknaden tillgängliga komponenter, fastställande av approximativa lastfall, datorstödd hållfasthets analys och dator stöttat design arbete. Arbetets fokus återfinns i skapandet av underlag för de fysiska komponenter som roboten är uppbyggd av, då uppdragsgivaren själv är mindre bekväm i att utveckla dessa själv och därmed söker denna typ av underlag. Det är i skapandet av dessa ”unika komponenter” och underlag för dessa som värdet för uppdragsgivaren skapas. Resultatet av detta är en rengöringsrobot baserad på ABBs IRB1200 manipulator kombinerat med ett ”chassi” som medför geometrier som tillåter interaktion med uppdragsgivarens specificerade högalgerkran. För att uppnå den räckvidd som studien konstaterat krävs för att kunna effektivt rengöra pallställagen i höglagret har ett system för förflyttning av IRB1200 utvecklats. Detta system är baserat på elektromekaniska ställdon i kombination med slädar som förmedlar nödvändig förflyttning av IRB1200 i relation till de positioner som höglagerkranen kan förmedla. För att kunna garantera säker drift vid ställdonens max läge har ett originellt låsningssystem utvecklats, som med rörelse av en komponent i ett led tillåter rengöringsroboten att förbli statisk, trotts maximal utskjutning av ställdon och slädar. Låsningssystemet ses i framtida versioner med små medel kunna automatiseras. Denna lösning har uppnåtts med 100% standardkomponenter och enbart profilskurna maskinelement något som betraktas som ett mycket fördelaktigt resultat, som även ger arbetet ett bredare vetenskapligt omfång då det påvisar hur en ny och unik lösning kan skapas av på marknaden tillgängliga komponenter och konstruktionstekniker. Processen som resulterat i den rengöringsrobot som presenteras som resultat i detta arbete, kan kritiseras i sitt beroende av vissa förenklingar och approximationer. Arbete som presenteras är ett typiskt industriprojekt som till stor del handlar om integration, design och dimensionering av komponenter. Projektet kan i sken av detta ses som ett exempel på de utmaningar som uppstår i iterativa automationsarbeten i befintliga höglagersystem. Ett allmänintresse återfinns om roboten utför sin uppgift som förutsätt, då detta eliminerar behovet av att utföra ett repetitivt och riskabelt arbete för människor.This is an applied master thesis in product development that revolves around the development of an autonomous robotic cleaning solution for application in warehouses with high-speed cranes. The customer of this work has specified criteria that the solution must fulfill, this report aims to clarify whether the specifications and wishes of the customer are compatible with one another, and to specify how such a solution can look like within the customers previously stated constraints. This has been achieved thru a traditional product development processes with interspersed and interwoven engineering tasks such as dimensioning and design of mechanical elements, readymade component dimensioning and selection, static mechanic computer aided simulation, and computer aided design work. The focus of this work has been the creation of design documentation for components that the customer lacks in-house experience in developing on their own, these components particularly pertains to any custom designed machine components required for reaching the goals set out by the customer. The result is a cleaning robot based on ABBs IRB1200 manipulator on a “chassis” with geometries that allow it to interact with the high-speed crane specified by the customer. To achieve the needed range for reaching all the areas in the warehouse scaffolding, form the positions the high-speed crane can provide a system for moving the manipulator IRB1200 in relation to the scaffolding has been developed. This system consists of sleds actuated by electro mechanical drives from a manufacturer specified by the customer. For safe operation the within the warehouse system a novel locking system has been developed to allow the chassis to remain static during full extensions of the manipulator. With a single motion this locking system engages or disengages, this is intended to allow the locking system to be fully automated in future iterations of the design. All this was accomplished with the constraints 100% use of “off the shelf components” and profile cutting manufacturing techniques, which is considered a very favorable outcome. The process used to achieve this result can be criticized in its use of certain simplifications as can the generalizability of the issue solved and its scientific value. A general value in solving the problem that was set out can be found in the reduction of menial and dangerous work if the solution is implemented and runs as intended. Put in a broader perspective this project can be seen as roadmap for iterative automation in warehouse systems and the engineering challenges that comes with such undertakings. The project also emphasize the possibility to create new and uniquely adapted advanced solutions with readily available components and manufacturing techniques.