Original title: Optimalizace topologie uchopovače robota
Translated title: Optimization of robot gripper topology
Authors: Poláček, Ondřej ; Böhm, Michael (referee) ; Zeizinger, Lukáš (advisor)
Document type: Bachelor's theses
Year: 2026
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Tato bakalářská práce se zabývá topologickou optimalizací čelistí robotického uchopovače za účelem redukce hmotnosti při zachování mechanické pevnosti a tuhosti. V teoretické části je provedena rešerše metod topologické optimalizace a přehled konstrukčních řešení robotických uchopovacích mechanismů. Praktická část se věnuje sestavení numerického modelu v prostředí Ansys na základě odvozených uchopovacích sil a definicí návrhového prostoru. V rámci srovnání optimalizačních metod bylo zjištěno, že metoda SIMP vytváří nespojité tvary, proto byl samotný proces realizován metodou Level-Set pro různé varianty materiálu z řad hliníkových a ocelových slitin. Získaná data byla následně geometricky zrekonstruována do podoby vyrobitelných modelů. Výsledky ukazují, že u optimální varianty z hliníku 6061-T6 došlo k úspoře hmotnosti o 76,8 % na jednu čelist oproti původnímu modelu. Využití optimalizovaných čelistí z hliníku 6061-T6 vede k celkovému odlehčení sestavy uchopovače o téměř 14 %, což v praxi snižuje setrvačné síly a pozitivně ovlivňuje dynamiku celého robotického ramene. This bachelor thesis focuses on the topology optimization of robot gripper jaws to reduce weight, while maintaining mechanical strength and stiffness. The theoretical part provides a research review of topology optimization methods and an overview of structural designs for robotic gripping mechanism. The practical part covers the development of a numerical model in the Ansys environment based on calculated gripping forces and the definition of the design domain. Through a comparison of optimization methods, it was found that the SIMP method produced structurally disconnected shapes, therefore, the optimization process was realized using Level-Set method for various aluminium and steel alloy variants. The obtained data were geometrically reconstructed into manufacturable models. Results show that for the optimal 6061-T6 aluminium variant, a weight reduction of 76,8 % per jaw was achieved compared to initial model. The application of optimized jaws results in an overall assembly weight reduction of nearly 14 % for 6061-T6 aluminium jaws, which in practice reduces inertial forces and positively influences the dynamics of the entire robotic arm.
Keywords: Ansys; finite element method; Level-Set; robot gripper; topology optimization; weight reduction; Ansys; Level-Set; metoda konečných prvků; redukce hmotnosti; robotický uchopovač; topologická optimalizace

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/257673

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-773987


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Bachelor's theses