Conceptual Design of a Powertrain for an Autonomous Golf Ball Collector

Abstract: I denna uppsats presenteras resultatet av ett examensarbete i maskinkonstruktion på KTH. Arbetet har utförts på uppdrag av Poki Robotics via konsultbolaget Omecon.Poki Robotics vill automatisera uppsamlingen av golfbollar på så kallade driving ranges, genom att nyttja en hjuldriven autonom robot med ett tillhörande uppsamlingssläp. Enligt Poki Robotics samlas 5000 golfbollar upp under en intensiv dag, vilket innebär att en total massa av ca 230 kg måste uppsamlas och förflyttas. Detta ställer höga krav på dragkraften som drivlinan måste förse roboten med.Rapporten beskriver konceptframtagningen av drivlinan till den hjuldrivna autonoma roboten. Konceptet genererades genom att först utvärdera framdrivning inom robotik i en förstudie. Olika styrsystem utvärderades utifrån ställda krav på mjukvarubaserad styrning, mekanisk komplexitet, effektivitet och mobilitet. Styrsystemen utvärderades i en Pugh-matris som mynnade ut i två styrningar som visades mest lovande. Styrningarna utvärderades med en terrängmekanisk beräkningsmodell för att utvärdera framdrivande egenskaper, och därmed bedöma vilken som var mest lämpad för syftet utifrån ställda krav.För den lämpade styrningen genererades och utvärderades koncept för drivlinan med avseende på underhåll, montage, tillverkning, robusthet och förmåga att uppta laster. Det slutgiltiga konceptet bestod av en borstlös likströmsmotor, försedd med ett planetväxelhuvud och en parallell hjulaxel med en kuggremsutväxling.Konceptframtagningen resulterade i en CAD-modell som visade att drivlinan uppfyllde dimensionella krav.Den terrängmekaniska beräkningsmodellen nyttjades enbart som ett verktyg för att ge en indikation på prestanda och som indata för konstruktionen. Beräkningsmodellen har begränsningar i form av att den inte är lämpad för små hjuldiametrar, att den inte tar hänsyn till rotförstärkt mark samt att den utesluter de pneumatiska däckens elastiska egenskaper.