Conveyor Belt 3D Printer MQP

Our MQP problem was to design a 3D printer that had continuous printing capabilities, whether to create longer parts or to rapidly produce multiple parts. The goal was to create a 3D printer that could achieve these specifications while maintaining a less expensive price point than the current market options. We designed and created our own 3D printed parts where we could so that we could save on money while not sacrificing the performance of the printer. We machined custom parts to accommodate our pipe system used in our conveyor design. We also used a 5:1 planetary-gear stepper motor to ensure that sufficient torque existed for the conveyor system. Our printer is designed to be significantly more economical than market alternatives while providing comparable performances

The design of hybrid stepping motors aided by three dimensional finite element analysis

Though the hybrid stepping motor has a long and proven history, in terms of toughness, accuracy of position and the ability to operate in open loop, motor performance improvements can still be made in terms of the physical structure of the motor's components. It is impossible to build a complete solution of the hybrid stepping motor using simple analytical functions or equivalent circuit representations. This is due to the difficulties introduced by the motor's highly non-linear three dimensional magnetic structure, of which the doubly salient tooth structure, axial magnet, and back iron all complicate the situation. However, with the recent advances in three dimensional finite element software a comprehensive study of the motor has been achieved in this thesis. This has allowed improvements to simpler two dimensional based mathematical models, which allow faster computation of the motor's electromagnetic performance. To aid modelling, novel equations which accurately model today's high permeability steels have been developed. These are shown to be more accurate than the established Jiles-Atherton method. Inductance calculations of the steel's flux paths have been comprehensively improved by the use of elliptical functions. The thesis concludes with the design of two quite individual new machines. The first dramatically improves a motor's power output, smoothness, noise levels, and resonance by modifying the tooth structure. The second uses soft magnetic composite materials to provide an isotropic path for cross lamination flux which flows in a stator's back iron. Both new designs are shown to offer a significant improvements to the high speed torque capability of the hybrid stepping motor

Thermal Robotic Arm Controlled Spraying via Robotic Arm and Vision System

The Tribology Surface Engineering industry is a worldwide multi billion euro industry with significant health and safety risks. The thermal spraying sector of this industry employs the technique of applying molten surface coating material to a substrate via a thermal spray process which is implemented either by manual spraying or pre-programmed robotic systems. The development of autonomous robotic systems for thermal spraying surface coating would significantly improve production and profitability over pre-programmed systems and improve health and safety over manual spraying. The aim of this research was to investigate and develop through software simulation, physical modelling and testing the development of robotic subsystems that are required to provide autonomous robotic control for the thermal spraying process. Computer based modelling programs were developed to investigate the control strategy identified for the thermal spaying process. The algorithms included fifth order polynomial trajectories and the complete dynamic model where gravitational, inertia, centrifugal and coriolis torques are considered. Tests provide detail of the load torques that must be driven by the robot electric actuator for various structural changes to the thermal spraying robot and for variations in trajectory boundary conditions during thermal spraying. The non-linear and coupled forward and inverse kinematic equations of a five axis articulated robot with continuous rotation joints were developed and tested via computer based modelling and miniature physical robot modelling. Both the computer based modelling and physical model confirmed the closed form kinematic solutions. A solution to running cables through the continuous rotation joints for power and data is present which uses polytetrafloraethylene (PTFE) electroless nickel. This material was identified during the literature review of surface coating materials. It has excellent wear, friction and conductivity properties. Physical tests on a slip ring and brushes test rig using electroless nickel are presented which confirm the viability of using PTFE electroless nickel as a slip ring. Measurement of the substrate during thermal spraying so as to autonomously control the thermal spaying robot is a significant challenge. This research presents solutions for the measurement of the substrate using a low cost camera system and lasers in a single wavelength environment. Tests were carried out which resulted in the removal of a butane flame obscuring a test piece requiring measurement from the camera image so that substrate measurements can be made using image processing and analysis techniques such as canny edge detection and centroid measurements. Test results for the low cost vision system provide depth measure errors of ±0.6 % and structural measurements such as area and perimeter in the range -5% to -7.5%. These results confirm the efficacy of this novel flame removal technique

Design And Implementation Of A Double-sided Coreless Linear Motor

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2015Lineer motor teknolojisi 1840’lara dayanmaktadır. Bilinen ilk model bir İngiliz mühendis olan Charles Wheatstone tarafından yapılmıştır, ancak bu model çok kullanışlı ve uygulanabilir olarak hatırlanmamaktadır. Elverişli ilk model, bir Alman mühendis olan Alfred Zehden tarafından 1905’te tasarlanmıştır. Bu model trenlerde ve asansörlerde kullanılmıştır. Uygulamalar daha da geliştirilerek en ileri şekliyle 1935’te Herman Kemper tarafından tasarlanmıştır. Yine de herşeye rağmen lineer motorun gelişimine en çok katkıda bulunan ve mucidi olarak tanınan kişi aynı zamanda Imperial College London profösörlerinden biri olan Eric Laithwaite’dir. Günümüzde elektrik motorlarından beklentiler oldukça fazladır. Bunlardan bazıları hafiflik, kontrol edilebilirlik, doğrudan tahrik, yüksek kuvvet/moment ağırlık oranı ve düşük bakım maliyeti olarak sıralanabilir. Bu saydığımız beklentiler, lineer motorlara olan ilgiyi son zamanlarda fazlasyla arttırmıştır. Lineer motorlar üzerine yapılan çalışmalar asenkron lineer motorlarla başlamış olsa da, lineer fırçasız doğru akım makinaları kontrol edilebilirliklerin çok daha kolay olması nedeniyle asenkron motorlarlara olan bu ilgiyi ikinci plana atmayı başarmıştır. Lineer motorlar en basit yapılarıyla, dönel bir motorun yarıçapı boyunca kesilip lineer hale getirilmiş durumu olarak tanımlanabilir. Lineer motorda momentden söz edilmez ve bu büyüklük yerini kuvvete bırakır. Lineer motorlar uzunlukları boyunca kuvvet üretirler. Kısa zamanda yüksek kuvvet değerlerine çıkabilmektedirler. Aktarma elemanlarının olmaması ve yapıları gereği bunlara ihtiyaç dahi olmaması döner hareketi lineer harekete çevirirken kaybedilen enerjiyi ortadan kaldırmaktadır. Dolayısıyla motor sürücüleri için daha hassas kontrol sağlamaktadır. Sanayide çeşitli alanlarda kullanılabilirler. Başlıca uygulama alanmaları, CNC tezgahları, robotik ve otomasyon uygulamaları, füze konumlama sistemleri, gen dizimi, konveyör sistemleri, vinç sistemleri ve manyetik levitasyon olarak sıralanabilir. Lineer motor üzerine yapılan çalışmala çoğunlukla Almanya ve Japonya’da yer almaktadır. Lineer motorların bugünkü en ileri teknolojisi, Japonya‘da bir manyetik levitasyon uygulaması olan Maglev trenlerinde kullanılmaktadır. Bu tren son zamanlarda ulaştığı 600km/sa hız değeriyle dünya rekorunu kırmıştır. Geçmiş uygulamalara bakıldığında, 10 yıl öncesinde bile lineer motorlar yük altında doğrusal olarak sadece 5m/sn gibi bir hızla hareket edebiliyorlardı. Bu düşünüldüğünde Japonya’daki uygulamalar lineer motor teknolojisinde devrim yaratmıştır denilebilir. Böylece pek kullanılmamakta olan lineer motor teknolojisi yeniden dünyanın ilgisini çekmeye başlamıştır. Lineer motorlar artık günümüzde basit yapıları ve düşük maliyetleri nedeniyle endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak güç faktörü ve veriminin çok yüksek olmaması bir dez avantaj olarak karşımıza çıkmaktadır. Günümüzde lineer motor teknolojisinden beklentiler eskiye göre çok daha ileri düzeydedir. Lineer motor uygulamalarından en dikkat çekenleri gen dizimi, tıp elektroniği ve roket konumlandırma olarak listenebilir. Bu nedenle özellikle hassas konumlandırma, lineer motor teknolojisinde her geçen gün çok daha fazla önem kazanmaktadır. Hassas konumlandırma özellikle belli durumlarda fazlasıyla dikkat edilmesi gereken bir husustur. Özellikle çok yüksek ve çok düşük hız durumu, hızlı ivmelenme ve hızlı yatışma süresi söz konusu olduğunda ön plana çıkar ve verimliliği arttır. Bu durum düzgün hareket ve aşırı hassas ayar gerektiren mekanik ve konumlama elemanlarının başlıca araştırma konusudur. Tüm bu araştırmalar esasında motorun değişken yüke ve uygulanan kontrol sinyaline çabuk cevap verebilmesini amaçlamaktadır. Lineer motorun çalışma ilkesi Lorentz ve Faraday yasasına dayanır. Lorentz kuvvet yasası içinden akım geçirilen bir iletkenin, akıma dik olarak endüklenmiş bir manyetik alana yerleştirilmesi sonucunda bu iletkene bir kuvvet etkiyeceği ve bu kuvvetin iletkeni hareket ettirmeye çalışacağını söylemektedir. Bunun yanında bu kuvvetin iletkendeki sarım sayısı, sargı akımı ve üretilen akı ile doğru orantılı olduğu bilinmektedir. Faraday yasası ise manyetik alan içerisinde bulunan bir iletken, bu alan içerisinde belirli bir hızla haraket ettirilirse bu iletken üzerinde bir gerilim endüklendiğini söyler. Bu fikirlerden yola çıkılarak var, tez çalışmasında yeni bir lineer motor tasarlanıp üretilmiştir. Çalışmanın amacı çift yanlı, hava çekirdekli yüksek konum hassasiyetine sahip lineer bir motor tasarlamaktır. Uygulama alanları robotik ve otomasyon uygulamaları olarak belirlenmiş ve motor jenerik olarak tasarlanmıştır. Motorun yapısı gereği tasarım amacına ulaşmaktadır. Hava çekirdekli yapı düzgün harekete olanak vermektedir. Bunun nedeni hareketli parça üzerinde fazladan manyetik yük bulunmaması ve bu yükün stator sırt demiri ile manyetik etkileşime girememesidir. Bu durum daha hassas kontrol olanağı sağlar. Çift yanlı yapı motorun çok yüksek ve çok düşük hızlarda çalışmasını ve daha hızlı ivmelenmesini sağlar. Bu durum ise tamamen çift yanlı yapının daha homojen bir alan dağılımı oluşturmasından kaynaklanır. Tasarlanan motorun problemi ısı ve kapladığı alan olarak belirlenmiştir. Motorun önemli üç ana bölümü bulunmaktadır, bunlar; mıknatıslar, sargılar ve stator sırt demiri olarak listelenmiştir. Lineer motorda 22 kutup çifti ve 6 sargı bulunmaktadır. Tasarım ANSYS-Maxwell programında gerçekleştirilmiş, yapılan çalışmalardan sonra sonuçlar tasarıma gönderilmiştir. Çalışmanın amacı çift taraflı hava çekirdekli ve yüksek konum hassasiyetine sahip bir lineer motor tasarlamaktır. Malzeme seçimi ANSYS-Maxwell kütüphanesinden gerçekte var olan malzemelere uygun olacak biçimde yapılmıştır. Malzemeler bakır, Steel_1010 ve NdFe35 olarak seçilmiştir. Samaryum kobalt gibi NdFeB mıknatısı da nadir toprak mıknatısları arasında yer almaktadır. Bu mıknatıslar genel olarak demir, bor ve neodyum alaşımından oluşur ve kimyasal formülü Nd2Fe14B olarak yazılır. Bu tip mıknatısların koersif kuvvetleri yüksek olup tıpkı ferrit mıknatıslar gibi enine mıknatıslanmaya uygundurlar. Sargılar alüminyum yerine bakır olarak seçilmiştir. Bakırın en iyi iletken olması bu kararda önemli rol oynamıştır. Tez çalışması yüksek hassasiyette bir lineer motor tasarlamak olup, bu uygulamanın endüstride bir çok alanda kullanılmasından dolayı iç parçalar ve bağlantı parçalarının jenerik olarak üretilmesine karar verilmiştir. Toplam motor ağırlığı 10.5 kg’dır. Hafif olması nedeniyle birçok yerde kullanılabilir ve taşıma kolaylığı sayesinde istenilen yere monte edilebilir. Elektriksel tasarımı motorun manyetik analizleri ve kontrol devresinin tasarlanması oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında sadece motorun elektrik, manyetik tasarımı ve üretimi anlatılmaktadır. Öncelikle motorun mekanik hesapları yapılmış ve bu hesplara dayanılarak motorun üç boyutlu çizimi gerçekleştirilmiştir. Üç boyutlu çizimden sonra analitik ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak iki boyutlu elektromanyetik hesaplarla motor tasarıma hazırlanmıştır. Bunu takiben motor üretimi gerçekleştirilmiş ve motor testlerine başlanmıştır. Motor tesleri ile sonlu elemanlar analizi arasında büyük tutarlılık görülmüştür. Tezin sonunda sonuçlar ve gelecekteki çalışmalar bölümüne yer verilmiş ve bu konudaki düşünceler belirtilmiştir. Sonlu elemanlar yöntemiyle motor tasarlandıktan sonra ilk olarak kuvvet hesabı el hesabı ile tekrar kontrol edilmiş ve analiz sonucu doğrulanmıştır. Ortaya çıkan ufak fark nümerik olup hata sınırları içerisinde kalmıştır. Sürücü devresi bir PWM devresi olup Maxwell Circuit Editor programında tasarlanmıştır. Motor tasarımını etkileyen faktörler giriş gerilimi, çıkış gücü ve anma hızı olarak bulunmuştur. Gerekli güç için en iyi tasarımı elde etmek doğru malzeme seçimi ve sargı optimizasyonu ile olmaktadır. Elektrik makinaları elektromekanik enerji dönüşümü yapan aygıtlardır. Elektrik enerjisi verilip mekanik enerji alınıyorsa buna motor çalışma, mekanik enerji verilip elektrik enerjisi alınıyorsa da buna jeneratör çalışma denmektedir. Elektrik makinaları iki ana başlık altında incelenebilir. Bunlar doğru akım ve alternatif akım makinaları olarak adlandırılabilir. Alternatif akım makinelerinin çalışma prensibi alternatif akımın sargılardan geçmesi ve hava aralığında döner alan oluşturması prensibine dayanır. Alternatif akım makinalarının alt dallarına bakılacak olursa senkron ve asenkron makinaları karşımıza çıkar. Senkron makinalar altında ise fırçasız doğru akım makinası bulunur. Doğru akım makinalarında ise manyetik alan doğrudan oluşur. Doğru akım makinaları komutasyon ve homopolar olarak iki ana gruba ayrılır. Komutasyon ile çalışan motorlardan biri de sabit mıknatıslı makinadır.Yani sabit mıknatıslı makinalar doğru veya alternatif akımla çalışabilir. Sabit mıknatıslı doğru akım makinaları adında doğru akım bulundursa da aslında alternatif akım makinaları altında yer almaktadırlar. Tasarlanan lineer motor fırçasız doğru akım makinası özelliklerini taşımaktadır. Endüklenen gerilimi ise sabit mıknatıslı senkron makinaya benzer. Bunun yanında lineer motorların tasarımlarına ilişkin özel sınıflandırmaları da bulunmaktadır. Örneğin, fırça tipine göre fırçalı ya da fırçasız lineer motorlar; stator şekline göre tüp şeklinde, çift yanlı ya da yassı lineer motorlar; çekirdek tipine göre ise demir çekirdekli, hava çekirdekli ve slotsu lineer motorlar olarak sıralanabilir. Tasarlanan lineer motor her grubun bir özelliğine sahip olmak üzere fırçasız, çift yanlı ve hava çekirdekli olarak bu listede yerini alır. Tasarlanan lineer motor sargıları üzerinde önemli optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Sonuçta üretilen motordaki tasarımda 4 mıknatısın karşısında 3 sargı olacak şekilde bir düzenleme yapılmış ve bunun diğer çalışmalarla kıyaslandığında en yüksek kuvvet değerini oluşturduğu görülmüştür. Motor tasarımının her aşaması sırasında bir bilgisayar programından yararlanılmıştır. Analizler sonlu elemanlar yöntemiyle yapılmıştır ve sargılar bu yöntemle yapılan analizler sonucunda optimize edilmiştir. Yapılan tetkiklerden sonra, motor üretimi ve montajı gerçekleştirilmiştir.The history of linear motor technology can be traced back to the 1840s. The first model made by Charles Wheatstone was inefficient and impractical. The first feasible linear motor was created by a German engineer called Alfred Zehden in 1905 to drive trains and lifts. A more fundamental model was later developed by Herman Kemper in 1935. The best example of usage of linear motors today are in Maglev trains in Japan. Less than a decade ago, linear motors were only able to move 5 meters per second with straightness, load capacity and stiffness. This is a positive sign that linear motor technology is growing rapidly and is the focus of a great amount of research and development. Linear motors are widely used in the industry as they have a simple structure and their cost to produce is becoming much lower. However, linear motors have low power factor and low efficiency. Modern linear motor applications demand greater performance. The key demands of a linear motor are high acceleration, long life, low maintanence, few moving parts and precise positioning. Some of the applications include, DNA sequencing, health operations, rocket positioning etc. Therefore, precision of linear motors is becoming significantly more important. From ideas above, the study involves to produce a brand new linear motor. It has 22 pole pairs and 6 coils, designed in a FEM tool (ANSYS-Maxwell 2015®) and has since been into production. This purpose of the thesis is to demonstrate and explain the design of a high precision double-sided coreless linear motor. Materials simiar to the existing ones are chosen from ANSYS-Maxwell library. The materials are consisting of copper, NdFe35 and Steel_1010. Like Samarium Cobalt, NdFeB (Nd2Fe14B) is termed as rare earth magnet. These magnets have high coercive force and can be magnetized widthwise like a ferrite magnet. Copper windings are typically chosen over aluminum windings, even though aluminum is cheaper, copper is a better conductive material. As the application is having high precision that is applicable to many industrial areas that are listed above, it is a lot easier to design and produce the linear motor as a generic motor. The total motor weighs approximately 10.5 kg. This will be the perfect motor that can be mobile and be implemented anywhere needed. First, the electromagnetic design of the motor is performed. After the FE analysis is done using ANSYS-Maxwell software, the force value is verified by a hand calculation. The results between the two calculations are slightly different due to moving field that needs to be taken into account. Secondly, mechanical data set is examined for the motor design. Then, the CAD drawing of the motor is given followed by analytical verification of the design and electromagnetic analysis. The production and the tests of the electric motor that is designed is explained and finally the conclusion and future investigations are discussed. The drive circuit is a PWM circuit designed in ANSYS Maxwell Circuit Editor. The features that effect motor design are input voltage, output force and rated speed. To maintain the best electric design for the required force, choosing the proper materials and optimizing the coils are essential. An electrical machine is an electromechanical device that converts energy. When one investigates, when the input is electrical energy and the output is mechanical energy it works as an electrical motor. However, if the input is mechanical energy and the output is electrical energy electrical machine works as an electrical generator. Electrical machines can be divided into two different types which are listed as Alternative Current (AC) and Direct Current (DC) electrical machines. In an AC machine, alternative current flows into the coil and creates a rotating magnetic field in the airgap. In DC machines magnetic field is created straightly. Permanent magnet brushless DC motors are named DC but thinking of their working principle they can be considered in AC machine types. The designed linear motor can be thought like a BLDC machine. For the linear motor a special design is produced and laboratory tests are made. According to this special design, three coils would face four magnets. The design of the motor is made by computer aided software. After designing the linear motor, electromagnetic FEM analyses are made. The coils are optimized after making several analyses by using the finite element software. When the verification of the design is obtained, production is made as well as motor assembly. There are three hall sensors exist on the original motor. The hall sensors that are currently exist on the motor are ignored for the FEM design. An approximation is made for the FEM design for these hall sensors. In the thesis, hall sensors will not be discussed under the chapter of electromagnetic simulation.Yüksek LisansM.Sc

Fully sustainable energy module - Stage 1: Source research and development

The rising cost of energy, particularly in the form of electrical power is a concern for business and households predominately in rural regions of Western Australia. The higher ongoing costs due to aging assets and infrastructure make it a genuine expense that almost always has the customer looking for cheaper options. Two particular businesses commissioned a project for developing a renewable approach to help satisfy their demands which due to the size and nature of the operation required a medium scale system that was both economical and environmentally sustainable. The project purpose was to research and build the first stage or the “source” of a small prototype to address these concerns in the form of a Fully Sustainable Energy Module (FSEM). The objective is to compete or better the average cost per kilowatt hour of the Western Australian electricity suppliers, Horizon Power (HP) and those making up the South West Interconnected System (SWIS). While assessing the design options of the FSEM, various types of software were used extensively to assist in clarifying the optimum designs throughout the project for an initial theoretical approach. Designs such as a custom Parabolic/hyperbolic reflector and Fresnel lens directed to a Concentrator Solar Cell Receiver Assembly (CSCRA), coolant pumping for junction temperature control and simulation of multiple system configurations for electrical power requirements were assessed to maximise energy output per square metre of solar output. Building a prototype requires a sound knowledge base to ensure that it gives the output expected. Data that can assist inform decisions made to further enhance its operation giving the best possible design for final production. Developing an understanding of a feasibility study on the proof of concept for prototype building is further enhanced by researching the importance and structure of project plans and business expectations. It highlights that the strengths and weakness that need considering and help to show a route to a successful finished product. Prevalent was the design issue for the parabolic/hyperbolic reflector and the intricacies that exposed the difficulty in getting the system to work efficiently due to very small tolerances in construction. When finally settling with a Fresnel lens type the “source” of the FSEM prototype at the time of publication showed practical results of DC output of cell capacity and consistent hot water set at various temperatures showing solar energy transferred

Design of a high speed high power switched reluctance motor

PhD ThesisAn increase in the price of rare earth materials in 2009 prompted research into alternative motor technologies without permanent magnets. The SRMs have become more of an attractive solution as they are relatively simpler to construct than other machines technologies hence cost effective. Furthermore, the rugged structure of the rotor makes it suitable for high speed operation, if appropriately designed. This thesis investigates the design, analysis and prototype manufacture of an SRM, that from electromagnetic point of view, meets the power output of the PM machine used in the Toyota Prius, although operating at a higher speed of 50,000 rpm. As a result, the required torque is considerably less than an equivalent motor with the same output power running at lower speed, hence this approach allows for much smaller frame sizes. To achieve the required torque, careful choice of stator/rotor tooth combination, coil number of turns and number of phases is needed. Running at high speed, increases the AC copper loss (consisting of skin effect and proximity effects) and iron loss. These shortcomings are extensively discussed and investigated. The mechanical design of this motor requires careful consideration in order to minimise the high mechanical stresses acting upon the rotor, which are due to the high radial forces caused by the centripetal force at high speed. In order to address the mechanical constraints caused by the hoop stress, a structure common to flywheels is applied to the rotor. In this approach, the shaft bore is removed and the laminations are sandwiched together using cheek plates, which are secured using tie rods. The cheek plates have their extending shafts, which consequently will transfer the torque to the rest of the system. The proposed model is analysed for both the electromagnetic and mechanical aspects, successfully demonstrating a promising rotor topology for the design speed. A high speed motor design needs to take into account shaft design, rotor design and bearing design. The high speed operation of the salient rotor gives dramatic rise to the windage loss. These factors are carefully considered in this work and the results are presented

Learning-based robotic manipulation for dynamic object handling : a thesis presented in partial fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Mechatronic Engineering at the School of Food and Advanced Technology, Massey University, Turitea Campus, Palmerston North, New Zealand

Figures are re-used in this thesis with permission of their respective publishers or under a Creative Commons licence.Recent trends have shown that the lifecycles and production volumes of modern products are shortening. Consequently, many manufacturers subject to frequent change prefer flexible and reconfigurable production systems. Such schemes are often achieved by means of manual assembly, as conventional automated systems are perceived as lacking flexibility. Production lines that incorporate human workers are particularly common within consumer electronics and small appliances. Artificial intelligence (AI) is a possible avenue to achieve smart robotic automation in this context. In this research it is argued that a robust, autonomous object handling process plays a crucial role in future manufacturing systems that incorporate robotics—key to further closing the gap between manual and fully automated production. Novel object grasping is a difficult task, confounded by many factors including object geometry, weight distribution, friction coefficients and deformation characteristics. Sensing and actuation accuracy can also significantly impact manipulation quality. Another challenge is understanding the relationship between these factors, a specific grasping strategy, the robotic arm and the employed end-effector. Manipulation has been a central research topic within robotics for many years. Some works focus on design, i.e. specifying a gripper-object interface such that the effects of imprecise gripper placement and other confounding control-related factors are mitigated. Many universal robotic gripper designs have been considered, including 3-fingered gripper designs, anthropomorphic grippers, granular jamming end-effectors and underactuated mechanisms. While such approaches have maintained some interest, contemporary works predominantly utilise machine learning in conjunction with imaging technologies and generic force-closure end-effectors. Neural networks that utilise supervised and unsupervised learning schemes with an RGB or RGB-D input make up the bulk of publications within this field. Though many solutions have been studied, automatically generating a robust grasp configuration for objects not known a priori, remains an open-ended problem. An element of this issue relates to a lack of objective performance metrics to quantify the effectiveness of a solution—which has traditionally driven the direction of community focus by highlighting gaps in the state-of-the-art. This research employs monocular vision and deep learning to generate—and select from—a set of hypothesis grasps. A significant portion of this research relates to the process by which a final grasp is selected. Grasp synthesis is achieved by sampling the workspace using convolutional neural networks trained to recognise prospective grasp areas. Each potential pose is evaluated by the proposed method in conjunction with other input modalities—such as load-cells and an alternate perspective. To overcome human bias and build upon traditional metrics, scores are established to objectively quantify the quality of an executed grasp trial. Learning frameworks that aim to maximise for these scores are employed in the selection process to improve performance. The proposed methodology and associated metrics are empirically evaluated. A physical prototype system was constructed, employing a Dobot Magician robotic manipulator, vision enclosure, imaging system, conveyor, sensing unit and control system. Over 4,000 trials were conducted utilising 100 objects. Experimentation showed that robotic manipulation quality could be improved by 10.3% when selecting to optimise for the proposed metrics—quantified by a metric related to translational error. Trials further demonstrated a grasp success rate of 99.3% for known objects and 98.9% for objects for which a priori information is unavailable. For unknown objects, this equated to an improvement of approximately 10% relative to other similar methodologies in literature. A 5.3% reduction in grasp rate was observed when removing the metrics as selection criteria for the prototype system. The system operated at approximately 1 Hz when contemporary hardware was employed. Experimentation demonstrated that selecting a grasp pose based on the proposed metrics improved grasp rates by up to 4.6% for known objects and 2.5% for unknown objects—compared to selecting for grasp rate alone. This project was sponsored by the Richard and Mary Earle Technology Trust, the Ken and Elizabeth Powell Bursary and the Massey University Foundation. Without the financial support provided by these entities, it would not have been possible to construct the physical robotic system used for testing and experimentation. This research adds to the field of robotic manipulation, contributing to topics on grasp-induced error analysis, post-grasp error minimisation, grasp synthesis framework design and general grasp synthesis. Three journal publications and one IEEE Xplore paper have been published as a result of this research