Master's Thesis

Control of Stewart platform manipulator

Final Thesis 10.59 MB Appendix 33.94 kB

Author of thesis: Ing. Marcel Zdeněk

Acad. year: 2024/2025

Supervisor: doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jan Králík, Ph.D.

Abstract:

The aim of this diploma thesis is to analyse control methods for parallel manipulators. Furthermore, a kinematic model of a Stewart platform-type manipulator and a control algorithm for the precise positioning of the upper platform are developed. The proposed solution is then verified on a real manipulator. The thesis describes various control methods, one of which was selected for the design of the control algorithm. This algorithm is tested on the created kinematic model of the manipulator. The final part of the thesis focuses on testing the positioning accuracy of the upper platform of a real robot.

Keywords:

Stewart platform, actuator, kinematic model, ROS

Date of defence

12.06.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaEznamka

Grading

E

Process of defence

Při obhajobě student nejprve prezentoval svoji diplomovou práci, následně byly přečteny posudky a student odpovídal na dotazy oponenta. Poté byly členy komise položeny následující otázky: Popište přínosy vaší práce Popište důvod tvorby dynamického modelu a použití simulačního prostředí Gazebo? Popište výsledek vaší práce Popište tabulku s přesností měření? Komise má silné pochybnosti o správnosti použitých metod (napr. Kinematický model, smysluplnost využití simulačního modelu v GAZEBU nebo provedení PID regulace). Proto se komise shodla na sníženém hodnocení. Obhajoba byla komisí hodnocena jako dostačující.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Solid Mechanics, Mechatronics and Biomechanics

Study programme

Mechatronics (N-MET-P)

Composition of Committee

RNDr. Vladimír Opluštil (předseda)
doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radoslav Cipín, Ph.D. (člen)
Ing. Dalibor Červinka, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Bastl, Ph.D. (člen)
Ing. Peter Zavadinka, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Brablc, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D.

Pan Zdeněk se ve své práci věnuje řízení konkrétního modelu Stewartovy platformy modifikované konstrukce. Práce byla zpracována ve spolupráci s výrobcem platformy. Zde došlo bohužel ke zpoždění v dodání funkčního hardware, což zredukovalo dobu, kterou měl student k dispozici na otestování na reálném hardware, které bylo časově velmi náročné.
Pan Zdeněk pracoval samostatně a iniciativně, pravidelně postup konzultoval, odvedl velké množství práce a s jeho přístupem jsem byl spokojen.

Cíle práce se dle mého názoru podařilo naplnit.
Práci hodnotím známkou Výborně, tedy A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jan Králík, Ph.D.

Pan Marcel Zdeněk se ve své práci zabýval řízením manipulátoru typu Stewartova platforma, který však nemá zcela obvyklou konstrukci. V rámci práce byl zpracován kinematický model, dynamický model v systému ROS, navržen řídící algoritmus a na závěr byla celá práce odzkoušena na reálném zařízení. Pro úlohu výpočtu inverzní kinematiky byla použita maticová metoda pro výpočet významných bodů horní plošiny a následně přepočtem z těchto bodů a znalosti geometrie se počítaly délky jednotlivých aktuátorů. Volba způsobu výpočtu geometrie (obr. 3.15 a 3.16), není úplně vhodná a je možné, že vnáší do výpočtu chybu. Student nemá vysvětlen důvod úpravy v rovnicích 3.10 a 3.11 oproti obvyklé formě Sinové věty.

 

Po formální stránce musím práci vytknout nerozlišování skalárních, vektorových a maticových proměnných při zápisu rovnic, některé obrázky jsou hůře přehledné a místy v práci chybí návaznost, to zhoršuje čitelnost práce. Práci hodnotím jakožto velmi dobrou, tedy za B
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry E
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Pro výpočet délky ramen, známe polohu bodu C a náklon roviny DE (úhel β_T). Jak by se výpočet změnil, kdyby byly použity vzdálenost mezi body AF, respektive GB? (Body F a G lze jednoduše získat ze známé geometrie, polohy bodu C a úhlu β_T)
  2. Byla plošina testována i na přesnost kombinovaných pohybů? (posun + natočení)
  3. Byly testovány limity pohybu plošiny?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová