Bachelor's Thesis

Lunar Robotic Crane for Unloading Cargo from the Lunar Lander

Final Thesis 5.12 MB Appendix 405.21 kB

Author of thesis: Marek Tomanec

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Vratislav Šálený, Ph.D.

Reviewer: Ing. David Košťál, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis deals with a review of manipulation devices applicable to lunar conditions and the design of an original conceptual solution for a robotic crane intended for payload handling on the surface of the Moon. The thesis describes selected space and terrestrial manipulation systems, the basic effects of the lunar environment, and the main requirements for the design of the device. The work also includes the design of the main components of the robotic crane, a description of its function, and a strength calculation of selected structural parts.

Keywords:

Lunar crane, Moon, lunar environment, manipulation device, payload

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s průběhem a výsledky své závěrečné práce. Následně zodpověděl otázky oponenta: 1. Jedním z největších problémů mechanismů na povrchů měsíce je vnik regolitu. Můžete nastínit řešení, jak byste tomuto zabránil u některého z kloubů vašeho mechanismu? 2. Můžete doplnit, jaký je poměr nosnosti ku hmotnosti jeřábu u vašeho řešení ve srovnání s některými řešeními uvedenými v rešerši? Dále odpovídal na otázky členů komise: 1. Řešil jste mazání vámi navrhnutého mechanismu? (zodpovězeno) 2. Jaká jsou omezení materiálu Kapton? (částečně zodpovězeno) 3. Jak jste řešil zajištění trakce kola jeřábu? (zodpovězeno) 4. Jak jste řešil napojení kloubů na příslušná ramena jeřábu? (částečně zodpovězeno) 5. Jak ovlivňuje nízká gravitace pohyb a stabilitu jeřábu? (částečně zodpovězeno)

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Machine and Equipment Construction (SSZ)

Composition of Committee

doc. Ing. Zdeněk Kaplan, CSc. (předseda)
Ing. Kamil Řehák, Ph.D. (místopředseda)
Ing. David Svída, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Fojtášek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Janoušek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Vratislav Šálený, Ph.D.

Autor zpracoval bakalářskou práci rešeršního typu zaměřenou na koncepční návrh lunárního robotického jeřábu pro vykládání nákladu z přistávacího modulu. Práce plně naplňuje zadání a stanovené cíle. V práci byl proveden přehled existujících manipulačních systémů využívaných ve vesmírných i pozemských podmínkách. Následně byl zpracován originální koncepční návrh zařízení zohledňující specifické požadavky lunárního prostředí i zadání. Ocenit je třeba zejména invenci navrženého řešení, správné posouzení vlivů lunárního prostředí a promyšlený koncept manipulace s nákladem. Správně byly provedeny také pevnostní výpočty nosných částí konstrukce, které potvrzují základní technickou realizovatelnost navržené koncepce. Autor prokázal schopnost samostatně řešit technické problémy, pracovat s odbornou literaturou a formulovat vlastní technické závěry. Práce obsahuje pouze několik drobných nepřesností, které nesnižují její celkově vysokou úroveň. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou A.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. David Košťál, Ph.D.

Student se ve své práci zabýval koncepčním návrhem lunárního jeřábu. Cílem práce bylo navrhnout jeřáb, který by astronautům pomáhal s vykládkou a nakládkou lunárního modulu v nehostinném prostředí měsíce. V první části student poskytl poměrně detailní přehled existujících řešení používaných na Zemi a ve vesmíru, ze kterých se částečně inspiroval. Dále pak byla uvedena část popisující lunární prostředí. Tato už byla poměrně stručná. Konkrétní složení regolitu (zrnitost) či tlaky na povrchu (úroveň vakua, chemické složení) se čtenář z práce nedozví.

Samotné řešení práce je poměrně detailní z pohledu kinematiky samotného jeřábu. Jsou poměrně detailně zpracovány maximální dosahy a úhly natočení jednotlivých kloubů. Dál je bohužel práce poměrně povrchní. Student sám píše, že prostředí na Měsíci je nehostinné a je třeba celou konstrukci tomuto prostředí přizpůsobit. S parametry uvedenými v rešerši prostředí ale nijak v práci nepracuje. Vliv extrémního rozsahu teplot, vakua či okolního abrazivního regolitu nejsou do práce vůbec nijak promítnuty. Jediná zmínka je skromný odstavec na straně 56, kde je uvedeno, že konstrukci by bylo potřeba zakrytovat a možná vyhřívat. To mě přijde poměrně slabé. V práci bych očekával řešení více zaměřené na specifické prostředí na Měsíci, například z pohledu volby materiálů. Jeřáb je v zásadě navrhován jako pozemské zařízení. Jediný rozdíl fakticky zahrnutý v práci je rozdílné gravitační zrychlení v rámci pevnostních výpočtů. Jako hrubý koncept je práce přijatelná, ale pro budoucí pokračování by vyžadovala výrazné rozšíření.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment D
Working process, extent and suitability of applied methods C
Scholarly contribution and originality C
Ability to interpret achieved results and draw conclusions C
Applicability of results in practice or theory D
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. Můžete doplnit, jaký je poměr nosnosti ku hmotnosti jeřábu u vašeho řešení ve srovnání s některými řešeními uvedenými v rešerši?
  2. Jedním z největších problémů mechanismů na povrchů měsíce je vnik regolitu. Můžete nastínit řešení, jak byste tomuto zabránil u některého z kloubů vašeho mechanismu?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová