Applied Mechanics Commons^™

Mechanical Energy Harvester For Powering Rfid Systems Components: Modeling, Analysis, Optimization And Design, Alireza Babaei

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

Finding alternative power sources has been an important topic of study worldwide. It is vital to find substitutes for finite fossil fuels. Such substitutes may be termed renewable energy sources and infinite supplies. Such limitless sources are derived from ambient energy like wind energy, solar energy, sea waves energy; on the other hand, smart cities megaprojects have been receiving enormous amounts of funding to transition our lives into smart lives. Smart cities heavily rely on smart devices and electronics, which utilize small amounts of energy to run. Using batteries as the power source for such smart devices imposes environmental and …

Anisotropic Material Behavior Of 3d Printed Fiber Composites, Jordan Garcia

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

Literature has shown that 3D printed composites may have highly anisotropic mechanical properties due to variation in microstructure as a result of filament deposition process. Laminate composite theory, which is already used for composite products, has been proposed as an effective method for quantifying these mechanical characteristics. Starting with the analysis of comparing the printing orientation of premanufactured carbon fiber reinforced filament, the mechanical properties of 3D printed objects were examined. The mechanical properties changed not only as a result of machine choice, but how the sample is oriented along the printing bed. The analysis continued with looking at the …

Novel Bayesian Neural Networks And Uncertainty Quantification Of Computational Mechanics Models, Ponkrshnan Thiagarajan

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Computational and data-driven models suffer from a wide range of uncertainties that impact the reliability of such models. Given the exponential proliferation of machine learning models in real-world systems, establishing a degree of confidence in their predictions becomes paramount. Reliability in predictions takes on utmost significance in domains such as autonomous driving, medical image analysis, etc., where human lives are involved, and inaccuracies in predictions could lead to disastrous outcomes. For these reasons, comprehending and quantifying uncertainties in computational and data-driven models is of utmost importance. A number of techniques have been developed to quantify uncertainties in machine learning models. …

Molecular Dynamics Modeling Of Polymers For Aerospace Composites, Swapnil Sambhaji Bamane

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Polymer matrix composite materials are widely used as structural materials in aerospace and aeronautical vehicles. Resin/reinforcement wetting and the effect of polymerization on the thermo-mechanical properties of the resin are key parameters in the manufacturing of aerospace composite materials. Determining the contact angle between combinations of liquid resin and reinforcement surfaces is a common method for quantifying wettability. It is challenging to determine contact angle values experimentally of high-performance resins on CNT materials such as CNT, graphene, bundles or yarns, and BNNT surfaces. It is also experimentally difficult to determine the effect of polymerization reaction on material properties of a …

การพัฒนาชุดทดสอบความล้าดัดสำหรับตะไบทางทันตกรรม, ธีรเมธ เกศโร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้มุ่งเน้นไปที่การออกแบบและสร้างชุดทดสอบความล้าดัดสำหรับตะไบทางทันตกรรม ที่สามารถวัดจำนวนรอบที่ทำให้เสียหายของตะไบได้โดยตรงผ่านการวิเคราะห์สัญญาณในระบบควบคุมวงปิดของมอเตอร์ โดยที่ไม่จำเป็นต้องใช้วิธีดั้งเดิม ซึ่งเป็นการคำนวณหาจำนวนรอบที่ทำให้เสียหาย ภายใต้สมมติฐานที่ว่าอัตราเร็วในการหมุนของตะไบคงที่ ทั้งที่ในทางปฏิบัติ ตะไบอาจจะไม่ได้หมุนด้วยอัตราเร็วคงที่เสมอไป นอกจากนี้ ในวิทยานิพนธ์ ก็ได้มีการตรวจสอบความน่าเชื่อถือหรือการใช้งานได้ของชุดทดสอบที่ถูกพัฒนาขึ้นมาในแง่มุมต่าง ๆ ผ่านการนำไปทดสอบกับชิ้นงานจริง โดยตะไบรุ่น Zenflex จำนวน 100 ชิ้น ได้ถูกนำไปทดสอบในคลองรากฟันเทียมทั้งหมด 5 รูปร่างที่มีรัศมีความโค้งและมุมโค้งแตกต่างกัน ณ อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิร่างกาย ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่า ชุดทดสอบสามารถทำให้ตะไบเสียหายจากความล้าดัดได้ เนื่องจากบนพื้นผิวแตกหักและด้านข้างจุดแตกหักพบลักษณะที่เป็นเอกลักษณ์ของกลไกการเสียหายล้า แต่ไม่พบร่องรอยจากการเสียหายบิด และชุดทดสอบก็สามารถควบคุมให้ตะไบแตกหักที่ตำแหน่งใกล้เคียงกันได้ ไม่ว่าตะไบเหล่านั้นจะถูกทดสอบภายใต้เงื่อนไขใด เนื่องจากตะไบส่วนที่หักมีความยาวใกล้เคียงกันทั้งหมดและใกล้เคียงกับค่าที่ออกแบบไว้ ส่วนแนวโน้มของจำนวนรอบที่ทำให้เสียหายเมื่อแปรค่าตัวแปรต่าง ๆ ในการทดสอบไป ก็มีความสอดคล้องกับแนวโน้มเดียวกันจากงานวิจัยที่ผ่านมา จึงอาจกล่าวได้ว่า ชุดทดสอบมีความน่าเชื่อถือเพียงพอ ในฐานะชุดทดสอบความล้าดัดสำหรับตะไบ นอกจากนี้ จำนวนรอบที่ทำให้เสียหายจากชุดทดสอบหลัก ก็ได้ถูกนำมาเปรียบเทียบกับจำนวนรอบที่ทำให้เสียหายที่คำนวณได้จากวิธีดั้งเดิม โดยข้อมูลที่นำมาคำนวณจะถูกเก็บควบคู่ไปกับการทดสอบหลัก ซึ่งผลปรากฏว่า จำนวนรอบที่ทำให้เสียหายจากวิธีดั้งเดิมมีค่าสูงกว่าจำนวนรอบที่ทำให้เสียหายจากชุดทดสอบหลักที่วัดรอบที่ตะไบหมุนได้โดยตรง

Nidec Automated Winder, Michael Pugh, Ben A. Swartz, Andrew Leonard, Garrett Dostal

Williams Honors College, Honors Research Projects

Nidec Drive Systems is a leading electric motor manufacturing company with several facilities in the US and around the world. However, as of recent, Nidec has started to see some signs of old and outdated production machines affecting their production numbers even though the demand for electric is ever increasing. In an attempt to repair some of these issues, Nidec reached out to the University of Akron to look for senior design groups to help design and standardize better production machines. We were tasked with redesigning a new winder, which is a machine that winds the copper coils to the …

Fluid Power Vehicle Challenge, Bryce Towne, Ethan Andrews, Carter Moore, Andrew Sobel

Williams Honors College, Honors Research Projects

The Fluid Power Vehicle Challenge is a competition held by the National Fluid Power Association (NFPA) that challenges students to create a hydraulically powered vehicle to compete in four different races over two days. The vehicle has to be fully powered by hydraulics, with human power (such as pedaling) being used to move the hydraulic fluid. Electronics and pneumatics can be used to control the flow of the hydraulic oil. Vehicles also must have an energy storage device to take advantage of regenerative braking. The final competition was at the Norgren facility in Colorado from April 12th to April 14th. …

4wd Baja Upright And Wheel Hub, Nathan Thompson, Jonathan P. Larson, Spencer D. Compan

Williams Honors College, Honors Research Projects

The University of Akron Zips Baja Team has switched to a 4-wheel-drive (4WD) vehicle as per the 2023 Baja Society of Automotive Engineers (SAE) rules. The 2022 Baja Vehicle was 2WD, thus the upright and wheel hub were designed exclusively for a 2-wheel-drive (2WD) Baja vehicle. This report entails the design process and methods of verification for the design of the 4WD upright and wheel hub.

Dome Tester, Clark Bates, Nikolas M. Kulin

Williams Honors College, Honors Research Projects

We are reconfiguring and modifying the previously built dome tester to be more user friendly and mechanically applicable. This has a long-term goal of being a usable teaching tool for manufacturing education within the college of engineering and polymer sciences. The dome tester pushes a metal dome into a clamped sheet of metal to test its forming limits and where necking occurs. We have implemented a better method of viewing the sheet sample as it is being deformed, and improved measuring methods for the distance a sample is deformed. By introducing these changes in conjunction with improved documentation of the …

Hendrickson Lift Kit, Matthew Rozmajzl

Williams Honors College, Honors Research Projects

This research project will be completed with Hendrickson Trailer as the sponsor. The goal of the project is to create a lift kit for a newer suspension system. The lift kit must provide enough lift force to lift an axle off the road and suspend it off the road while in transit. There are similar systems offered for different products at Hendrickson, but the configuration of this system is such that new brackets must be designed. The benefit of such a system is a reduction in wear on the lifted tires, and thus an increase in the life of the …

อิทธิพลของระยะวิ่งต่อการชาร์จและอัตราการชาร์จของยานยนต์ไฟฟ้าต่อการให้บริการ Ride Sharing ในพื้นที่จุฬา-สามย่าน, ภูมิรพี ขัดศรี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

หนึ่งในรูปแบบการเดินทางสมัยใหม่คือ ride sharing ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญร่วมกับระบบขนส่งสาธารณะที่จะนำไปสู่รูปแบบ Mobility as a Service ที่จะยกระดับคุณภาพและความสะดวกสบายในการเดินทางในเมืองได้มาก งานวิจัยนี้ศึกษาการใช้งานบริการ ride sharing ในพื้นที่จุฬา-สามย่าน ที่จะตอบสนองพฤติกรรมการเดินทางในพื้นที่มหาวิทยาลัย โดยมีการนำข้อมูลจากบริการจริงมาใช้ในการศึกษาผลกระทบของระยะวิ่งต่อการชาร์จและอัตราการชาร์จของยานยนต์ไฟฟ้าในการให้บริการ ride sharing ผ่านการจำลอง การจำลองบริการใน ride sharing ในพื้นที่จุฬามีขนาด 6.88 ตารางกิโลเมตร ในส่วนของ range มี 3 ขนาดได้แก่ long range, medium range, short range ตามลำดับ อัตราการชาร์จแบ่งออกเป็น 3 ขนาดได้แก่ fast charge, medium charge, slow charge ดังนั้น การจำลองจึงมี 9 สถานการณ์จำลองด้วยกันและใช้ยานพาหนะ 20 คัน ตัวชี้วัดสำหรับการจำลองการให้บริการ ได้แก่ Vehicle Kilometer Traveled (VKT) , service distance, %served และรายได้จากการให้บริการ ผลลัพธ์จากการวิเคราะห์พฤติกรรมและรูปแบบการเดินทางในพื้นที่ด้วย ride sharing ภายในจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยพบว่ามีช่วงการใช้งานสูงสุดอยู่ในช่วง 11:30-12:30 น. โดยมีจำนวนการเรียก 1 คนราว 70% และราว 92% คือการเรียกรถแบบไม่เกิน 3 คน ระยะเดินทางด้วย ride sharing ขั้นต่ำอยู่ที่ระยะทาง 400 เมตร สำหรับผลลัพธ์จากการจำลองทั้ง 9 สถานการณ์จำลองนั้น พบว่าผลกระทบจากการปรับอัตราการชาร์จนั้นส่งผลต่อการให้บริการมากกว่า range อย่างเห็นได้ชัดในทุกกรณี ซึ่งจากการสอบทวนผลลัพธ์กับผู้ประกอบการ ผลลัพธ์สอดคล้องกับการให้บริการจริง นอกจากนั้นจากผลลัพธ์พบว่าการเพิ่ม Range นั้นไม่ได้ให้ผลลัพธ์การบริการที่ดีขึ้นเสมอไป โดยกรณี short range:medium charge มี %served …

Mechanical And Morphological Characterization Of Energy Materials By Nanoindentation And Scanning Probe Microscopy, Jacob Hempel

Theses and Dissertations--Physics and Astronomy

The demand for robust materials in energy-based applications such as solid electrolytes for batteries, piezoelectric composites for mechanical energy harvesting, or new polymer materials for polymer binders in composite electrodes is on the rise. Mechanical degradation is the most common way for devices to fail in operation, thus a thorough understanding of a material’s mechanical properties is essential for application purposes.

In this dissertation, the mechanical characterization of novel boron cluster solid electrolytes is presented. Therein, we determine the elastic modulus and hardness of these compounds using instrumented indentation. A comparison is made against other solid electrolytes. It is found …

ผลของความโค้งของคลองรากฟันต่อความทนทานต่อแรงบิดของตะไบทางทันตกรรมแบบหมุน, ปุณยวุฒิ โตมีบุญ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้ศึกษาความทนทานต่อแรงบิดของตะไบทางทันตกรรมแบบหมุนที่ทำงานในคลองรากฟันที่มีความโค้งแบบต่าง ๆ ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์และวิธีการทดลอง การศึกษานี้จำลองการรับแรงบิดของตะไบขนาด 0.25 และ 0.35 มิลลิเมตร ขณะทำงานในคลองรากฟันที่มีรัศมีความโค้ง 2, 5 และ 8 มิลลิเมตร และทำงานในคลองรากฟันที่มีมุมความโค้ง 30, 45 และ 60 องศา โดยมีตะไบตรงเป็นชุดควบคุม การศึกษาด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์พิจารณาแนวโน้มของค่าความเค้นและแรงบิดปฏิกิริยาที่ปลายตะไบภายใต้แรงบิดขนาดคงที่ การทดลองหาแรงบิดจากเครื่องกรอฟันที่ทำให้ตะไบเสียหายในขณะทำงานในคลองรากฟันที่มีความโค้งแบบต่าง ๆ ผลการศึกษาด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์พบว่าความเค้นและแรงบิดปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ปลายของตะไบที่ทำงานในคลองรากฟันโค้งมีค่าน้อยกว่าตะไบที่ทำงานในคลองรากฟันตรง ความเค้นและแรงบิดปฏิกิริยามีค่าน้อยลงเมื่อตะไบรับแรงบิดขณะวางตัวอยู่ในคลองรากฟันที่มีรัศมีความโค้งน้อยลง และมีค่าน้อยลงเมื่อรับแรงบิดขณะอยู่ในคลองรากฟันที่มีมุมความโค้งมากขึ้น ในส่วนของการทดลองพบว่าผลการทดลองสอดคล้องกับผลการศึกษาโดยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ตะไบโค้งสามารถรับแรงบิดจากเครื่องกรอฟันได้มากกว่าตะไบตรง ความสามารถในการรับแรงบิดจากเครื่องกรอฟันของตะไบลดลงขณะตะไบทำงานในคลองรากฟันที่มีรัศมีความโค้งมากขึ้น แต่ตะไบสามารถรับแรงบิดได้มากขึ้นเมื่อทำงานในคลองรากฟันที่มีมุมความโค้งมากขึ้น นั่นคือ ผลการศึกษาจากระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์และวิธีการทดลองมีความสอดคล้องกัน ตะไบทางทันตกรรมแบบหมุนจะสามารถรับแรงบิดได้มากขึ้นเมื่อตะไบทำงานในคลองรากฟันที่มีความโค้ง

การศึกษาความสบายในการขับขี่ของยานยนต์ไฟฟ้าผ่านการควบคุมแรงขับจากมอเตอร์ในล้อ, ชนกนันท์ บุญลัภยานันท์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ ได้ทำการศึกษาความสบายในการขับขี่ (Ride Comfort) ของยานยนต์ไฟฟ้าที่มีการติดตั้ง In-Wheel Motor ไว้ที่ล้อทุกล้อบนโปรแกรม MATLAB โดยใช้แบบจำลองแบบครึ่งคัน (Half Car Model) ผ่านการพิจารณาค่า Frequency-Weighted Acceleration ซึ่งถูกนิยามไว้ในมาตรฐานของ ISO 2631 โดยการใช้ Power Spectral Density ของ Road Profile 3 แบบ ซึ่งเป็น Input ของระบบ (ถนนทั้ง 3 แบบถูกจัดอยู่ใน Class A ถึง D ตามมาตรฐาน ISO 8608) จากนั้นจึงคำนวณหาค่า Frequency-Weighted Acceleration ของ 2 กรณี เปรียบเทียบกัน โดยกรณีแรกคือระบบแบบ Open-Loop ที่ไม่ได้มีการติดตั้ง Controller กับอีกกรณีหนึ่งซึ่งเป็นระบบแบบ Closed-Loop ที่มีการติดตั้ง P Controller ไว้ที่ In-Wheel Motor ของล้อทุกล้อ เพื่อให้เกิดการสั่นสะเทือนในแนวดิ่งให้น้อยที่สุด ผ่านการควบคุมแรงขับจาก In-Wheel Motor โดยมีการเปลี่ยนแปลงค่าของ Proportional Gain เพื่อดูผลของ Controller ที่มีต่อค่า Frequency-Weighted Acceleration แล้วจึงพิจารณาประสิทธิภาพของ Controller ว่าสามารถลดการสั่นสะเทือนของยานยนต์ไฟฟ้าได้มากน้อยเพียงใด โดยคำนวณเป็นสัดส่วนของค่า Frequency-Weighted Acceleration ที่ลดลงเมื่อเทียบกับกรณีของระบบ Open-Loop​ ผลการศึกษาพบว่า เมื่อค่า Proportional Gain ของ P Controller มีค่าสูงขึ้น จะทำให้ค่า Frequency-Weighted Acceleration มีค่าลดลงตามไปด้วย ซึ่งจะส่งผลให้การขับขี่มีความสบายมากขึ้น แต่อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่ค่า Proportional Gain ของ Controller …

An Intrinsic Sensing Ram Extruder With Pressure And Volumetric Flow Control For Liquid Deposition Modeling, Kantawatchr Chaiprabha

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

In this dissertation, a ram extruder for liquid deposition modeling (LDM) with a flexible actuation system is proposed. The system allows the command of flow through either pressure or volumetric modes. A mathematical model of the extruder is implemented. The actuation system enables real-time monitoring of pressure and material flow rate, providing benefits for precise control and adjustment during the printing process. Additionally, the system allows for the classification of material viscosity characteristics, offering in-depth information on the material for further analysis of the printing process. The prototype provides the advantage of both pressure and volumetric flow, as well as …

การออกแบบและควบคุมอากาศยานไร้คนขับแบบ 5 ใบพัดหมุน โดยมีใบพัดคู่ควบตรงกลางที่สามารถปรับความเอียงได้ 2 ทิศทาง, ศุภโชค ตันติวิวัทน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การเคลื่อนที่ของอากาศยานแบบไร้คนขับชนิด 4 ใบพัดตรึงนั้น ถูกจำกัดเนื่องด้วยใช้โรเตอร์แบบตรึงเพียงสี่ตัวเท่านั้น งานวิจัยฉบับนี้จึงขยายขีดความสามารถของอากาศยานไรคนขับนี้ ด้วยการออกแบบอากาศยานชนิด 5 ใบ โดยพัฒนามาจากแบบ 4 ใบพัดตรึงด้วยการเพิ่มใบพัดที่ตำแหน่งตรงกลางอากาศยานที่ติดตั้งบนกลไกกิมบอลเพื่อควบคุมทิศทางของแรงผลัก โดยแรงผลักจากโรเตอร์เดิมและโรเตอร์ใหม่รวมกันทำให้เกิดแรงที่ใช้ในการควบคุมการเคลื่อนที่ไปด้านข้าง และการเอียงตัวของอากาศยานได้ดีขึ้น ในการออกแบบระบบการควบคุมอากาศยานได้เสนอตัวคุมคุมแบบพีไอดีแบบไม่เชิงเส้น (nonlinear PID controller) เพื่อใช้ในการควบคุมอากาศยานให้เคลื่อนที่ตามเส้นทางที่ต้องการ โดยตัวควบคุมดังกล่าวได้ใช้อินทิกรัลแบบพิเศษ นอกจากนี้แล้วงานวิจัยฉบับนี้ยังใช้เทคนิคการปรับให้เหมาะสม (optimization technique) เพื่อจัดสรรแรงขับของโรเตอร์ โดยพิจารณาจากไดนามิกส์ของกิมบอลและขีดจำกัดของโรเตอร์ ในส่วนของการทดลองได้มีการจำลองเพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของข้อผิดพลาดอินทิกรัลแบบพิเศษ ตรวจสอบช่วงการเอียงตัวของอากาศยาน และสาธิตการติดตามการเคลื่อนที่บนเส้นโค้งสามมิติรูปเลขแปด (3D-Lissajous curve)

ระบบการภาพและอัลกอรึทึมสำหรับกระบวนการตัดเนื้อ, เจตนิพัทธ์ ทองประสิทธิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

อุตสาหกรรมแปรรูปด้านการแยกส่วนหรือการตัดวัตถุดิบมีความสำคัญสูง การแยกส่วนวัตถุดิบเป็นวิธีการที่ต้องใช้ทักษะและแรงงานในการดำเนินงานสูง เพื่อที่จะสามารถแยกส่วนวัตถุดิบได้ตามความต้องการ งานวิจัยนี้จะมุ่งเน้นไปที่การออกแบบระบบการภาพ (Machine Vision) และพัฒนาอัลกอรึทึม (Algorithm) ในการแบ่งส่วน เพื่อสร้างแนวเส้นตัดวัตถุดิบที่เป็นเนื้อสัตว์เพื่อแบ่งวัตถุดิบออกเป็นชิ้น โดยแต่ละชิ้นมีน้ำหนักที่เท่ากัน สามารถออกแบบระบบการภาพที่ประกอบไปด้วยกล้อง Gocator line profile sensor เพื่อเก็บข้อมูลพอยต์คลาวด์ (Point cloud) ไปวิเคราะห์โดยใช้อัลกอรึทึมที่ถูกเขียนผ่านโปรแกรม Halcon เพื่อใช้ปริมาตรของวัตถุในหาตำแหน่งของแนวตัดแบ่งให้วัตถุทุกชิ้นมีน้ำหนักเท่ากัน การทดสอบและประเมินการทำงานของระบบจะใช้ดินน้ำมันและเนื้อสัตว์เป็นวัตถุที่ใช้ทดสอบ การทดสอบหลักจะมีด้วยกันสามการทดสอบ 1) ทดสอบแนวตัดแบบต่างๆและวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (One-Way ANOVA) ตัวอัลกอรึทึมสามารถแสดงได้ทั้งแนวตั้งและแนวนอนตามที่กำหนด แต่การกำหนดแนวตัดที่แตกต่างกันมีผลต่อความคลาดเคลื่อนเฉลี่ยสัมบูรณ์ (Mean Absolute Error) ของน้ำหนักดินน้ำมันที่ระดับนัยสำคัญ 0.05 2) ประยุกต์ใช้ Gage R&R โดยใช้ข้อมูลของน้ำหนักดินน้ำมันชิ้นที่ 1-3 หลังจากการตัด หลังจากทำการวิเคราะห์พบว่าค่า %Study Var ของ Total Gage R&R ของทั้งสามชิ้นมีค่า 7.04%, 8.53%, 9.00% 3) ทดสอบการแบ่งเนื้ออกไก่, หมูแช่แข็ง และปลา ค่าเปอร์เซ็นต์ของค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดของเนื้อสัตว์ชิ้นนั้นๆอยู่ที่ 2.28% - 15.96% โดยเรียงจากน้อยสุดคือเนื้ออกไก่กับปลาและมากสุดที่เนื้อหมูตามลำดับ

Design And Fabrication Of An Anthropomorphic Robotic Finger With Dual Tendon Drives And Passive Stretch-Driven Elastic Members, Worathris Chungsangsatiporn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Human hands are unparalleled in their dexterity, precision, and versatility, making them ideal models for robotic systems. Conventional robotic hands with standard joints cannot fully replicate human hand biomechanics, often resulting in increased weight, cost, and complexity. The primary objective is to develop a robotic finger that closely mimics anthropomorphic characteristics using computer-aided design (CAD) and rapid prototyping technology and to analyze its force and motion behaviors. The underactuated hybrid design combined soft and rigid elements and emphasizes passive adaptability to achieve dexterity. Rolling contact joints were applied to replicate varied rotational axis biomechanics. Springs and tendon routes were integrated …

ผลของการชดเชยแรงโน้มถ่วงแบบลูกเบี้ยวและสปริงบนแขนหุ่นยนต์ 3 องศาอิสระ โดยใช้การควบคุมวงปิด, ปวเรศ ศรีเตชะ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

กลไกแขนกลหุ่นยนต์ได้มีการใช้งานหลายหลากทั้งในอุตสาหกรรมการผลิต การใช้งานในด้านสุขภาพและการแพทย์ และงานด้านบริการต่างๆ กลไกแขนกลเหล่านี้ถูกขับเคลื่อนด้วยตัวขับ (Actuators) เพื่อสร้างแรงขับที่ข้อต่อสำหรับขับเคลื่อนแขนกลให้เคลื่อนที่ไปตามที่ต้องการ ตัวขับเหล่านี้ (เช่นมอเตอร์) ต้องมีขนาดใหญ่มีกำลังมากพอเพื่อยกขับเคลื่อนภาระและน้ำหนักของแขนกลเองด้วย การที่มีตัวขับขนาดกำลังสูงทำให้มีแนวโน้มของการการอันตรายสูงขึ้น และ อีกทั้งกำลังงานส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้ในการขับเคลื่อนภาระที่ต้องการหากแต่เป็นการขับยกน้ำหนักของแขนกลเองเพื่อต้านแรงโน้มถ่วง เพื่อลดปัญหาดังกล่าวจึงมีการพัฒนาแขนกลที่มีกลไกชดเชยแรงโน้มถ่วง (Gravity Compensation) งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาและทดสอบผลการควบคุมการขับเคลื่อนแขนกลตามเส้นทางที่โปรแกรมไว้ โดยเปรียบเทียบผลการควบคุมระหว่างแขนกลปกติ และ แขนกลเดียวกันที่มีกลไกชดเชยแรงโน้มถ่วง แขนกลต้นแบบที่พัฒนาในงานวิจัยก่อนหน้านี้ มี 3 องศาอิสระ มีกลไกชดเชยแรงโน้มถ่วงผ่านกลไกแบบขนานที่ฐาน เพื่อชดเชยพลังงานศักดิ์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งต่างๆของแขนกล โดยนำเสนอผลการเปรียบเทียบการใช้กำลังงาน ผลสำฤทธิ์ในการควบคุมการเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางเดินที่ถูกออกแบบไว้ด้วยความเร็วคงที่ นำเสนอผลลัพธ์ ข้อเสนอแนะที่ได้จากการทดลองและผลการใช้การชดเชยแรงโน้มถ่วงส่งต่อการทำงานของแขนหุ่นยนต์

หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติบนถนนภายนอกอาคาร, ดิษณ์กร วานิชรัตนกุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

หุ่นยนต์เคลื่อนที่แบบขับเคลื่อนสี่ล้อโดยเฉพาะชนิดที่ใช้การขับเคลื่อนแบบ skid-steering เป็นหุ่นยนต์ที่ใช้มากนอกอาคาร หุ่นยนต์ประเภทนี้มีการลื่นไถลขณะทำการเลี้ยว ทำให้อยากต่อการควบคุม โดยเฉพาะหุ่นยนต์ที่เคลื่อนที่แบบอัตโนมัติ วิทยานิพนธ์นี้ออกแบบและสร้างหุ่นยนต์เพื่อใช้การขับเคลื่อนแบบ skid-steering และ ใช้วิธีการแยกจุดศูนย์กลางหมุนของแต่ละล้อหรือ Instantaneous Center of Rotation (Separated ICR) เพื่อลดปัญหาการลื่นไถล นอกจากนั้นจะใช้กล้องสเตอริโอร่วมกับระบบ V-SLAM (Visual Simultaneous Localization and Mapping) เพื่อตรวจสอบความถูกต้องเมื่อหุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวต่าง ๆ ผลลัพธ์จากการทดลองแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการชดเชยการลื่นไถลที่แตกต่างกันตามรัศมีการเลี้ยว ซึ่งจะพบว่าประเภทของพื้นผิวมีผลต่อวิธีการ Separated ICR ที่ใช้ในงานนี้น้อย ถึงแม้จะไม่สามารถประเมินความเสียดทานของพื้นผิวได้อย่างแม่นยำ ลักษณะของพื้นผิวไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการลดการไถล ทำให้วิธีการดังกล่าวเหมาะสมต่อการนำไปใช้งานจริงกับหุ่นยนต์เคลื่อนที่แบบขับเคลื่อนสี่ล้อ นอกจากนั้นได้มีการจำลองการทำงานการไถลของระบบบังคับเลี้ยวแบบไถลโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ ผลที่ได้ออกมาจากการจำลองการไถลถึงแม้จะไม่เหมือนกับผลการทดลองอย่างแม่นยำ แต่ก็มีแนวโน้มการไถลในลักษณะใกล้เคียงกัน ผลที่แตกต่างกันอาจเนื่องมาจากการจำลองความเสียดทานของพื้นผิวทำได้ค่อนข้างยาก แต่พื้นผิวที่งานวิจัยนี้สนใจแบบจำลองความเสียดทานมีผลไม่มากกับประสิทธิภาพของการชดเชยการลี่นไถล นอกจากนั้นวิทยานิพนธ์นี้ได้พัฒนาระบบ SLAM และระบบนำทางสำหรับใช้ภายนอกอาคารซึ่งสามารถใช้งานได้ดีในสภาพแวดล้อมระหว่างอาคารที่มีทางลาดและมีพื้นต่างระดับกัน

Single Spring Gravity Compensator For A Multi Degree Of Freedom Manipulator Arm, Krittanai Sajjapongse

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Designing industrial robots requires utmost attention to power consumption and safety, especially in today's environment where humans work closely with robots. However, due to their robust and weighty structures, most robotic manipulators are typically engineered with high-power systems to handle payloads and counteract gravity. This research develops a novel gravity compensator system that employs a single spring to counterbalance a multi-DOF manipulator. This system combines cam follower systems with a square root mechanism. We provide a general equation that applies to multiple degrees of freedom. Additionally, we designed and built a 3-DOF manipulator prototype. The experiment shows that our gravity …

Combustion Characteristics Of Methane, Ethane, Propane, And Butane Blends Under Conditions Relevant Of A Dual-Fuel Diesel And Natural Gas Engine, Christopher Joseph Ulishney

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

As natural gas production infrastructure is already in place in most of the world and will continue expanding for the foreseeable future, natural gas is an alternative to traditional liquid petroleum fuels in heavy-duty engines. Dedicated natural gas or dual-fuel diesel-natural gas heavy-duty engines are alternatives to diesel-only power generation equipment. One challenge is the large variation in the natural gas composition available for such applications, which is known to significantly affect engine’s combustion characteristics and the emissions composition. As the literature on dual-fuel combustion under low load engine operating conditions that use more realistic natural gas mixtures (i.e., mixtures …

Optimal Path Planning For Aerial Robots Using Genetic Algorithm, Anna Puigvert I Juan

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

This thesis presents a path optimization solution for a robot in two different constrained 3-dimensional (3D) environments. The robot is required to travel from its current position to a goal position following minimum cost paths (optimal paths). The first environment has 3D obstacles that interfere with the robot’s path. The path cost for this environment accounts for the minimum distance traveled by the robot from the start to the goal position while avoiding obstacles. The second environment is the atmosphere of Venus, specifically a flyable region of this atmosphere with characteristics similar to Earth’s. This environment has strong westward winds …