Konstrukcija robotske ruke s pneumatskim mišićima kao aktuatorima

Rad se bavi analiziranjem pneumatskih mišića kao aktuatora u pneumatici. Pneumatski mišić vrlo je specifičan aktuator čija je primjena još uvijek rijetka zbog nemogućnosti precizne regulacije. Kako pneumatski mišići posjeduju niz prednosti kao što su mala masa, povoljan omjer mase i sile koju mogu proizvesti, lakoća održavanja i dr., omogućena im je primjena u robotskim sustavima antropoidne strukture odnosno humanoidnim robotima. Sve više se primjenjuju i u industrijskoj automatici, međutim, za rašireniju primjenu nužno je savladavanje njihovih negativnih svojstava kao što je npr. nelinearno dinamičko ponašanje. \Na početku se razmatra princip rada mišića koji je važan za daljnju analizu, posebno kod modeliranja i regulacije. Kada se u mišić dovodi zrak, njegova membrana se širi u radijalnom smjeru, a u isto vrijeme se skuplja u aksijalnom smjeru izazivajući vlačnu silu. Spominje se i McKibbenov mišić koji se može smatrati pretečom današnjih umjetnih pneumatskih mišića. Treće poglavlje bavi se konstrukcijom, a na kraju i izradom jednostavnog pneumatskog manipulatora koji koristi dva pneumatska mišića kao aktuatore, čijim se gibanjem preko prijenosnika gibanja prenosi sila, odnosno moment pomoću kojeg se zakreće rukam anipulatora s ugrađenom prihvatnicom. četvrto poglavlje uključuje stvaranje modela pneumatskog mišića koji je korišten u simulaciji. Da bi model bio donekle zadovoljavajući u obzir su uzeti određeni parametri dobiveni eksperimentalnim putem. Treba naglasiti da model koji bi točno opisivao cijeli ovaj sustav može zahtijevati složen postupak analize i sinteze. U petom poglavlju razmatra se regulacija kuta zakreta poluge manipulatora primjenom P,PID, odnosno PI regulatora. Regulacija je moguća, međutim, zbog oscilatornog ponašanja mišića u radu kao i nedovoljno točnog dinamičkog modela sustava, ona je otežana.Za izvedbu regulacijskih algoritama korišteni su programski paketi Matlab i Simulink, te program Matlab – Real Time Workshop koji omogućuje dobivanje izvršne verzije upravljačkog algoritma direktno iz modela načinjenog u Simulinku a koji se može koristiti na samom realnom procesu. Pri tome se upravljački algoritam izvodi u realnom vremenu. Na taj način se jako skraćuje vrijeme kreiranja i naknadnog editiranja algoritma regulacije

Sustav za sortiranje pomoću manipulatora pokretanog pneumatskim mišićima

Rad se bavi sustavom za sortiranje pomoću manipulatora pokretanog pneumatskim mišićima. Pneumatski mišić nije tako česti aktuator u pneumatskim sustavima, za razliku od npr. pneumatskog cilindra. To je tako zbog poteškoća koje se javljaju pri regulaciji. Međutim, pneumatski mišići posjeduju niz prednosti kao što su mala masa, povoljan odnos mase i sile koju mogu proizvesti, lakoća održavanja i dr., te sličnost s biološkim mišićima, što ih čini zanimljivim za primjenu u robotskim sustavima antropoidne strukture, odnosno humanoidnim robotima. Sve više se primjenjuju i u industrijskoj automatizaciji, kao pogonski elementi manipulatora koji prenose radne dijelove u procesima montaže i sl. Rad započinje razmatranjem principa rada pneumatskog mišića i njegove tehničke izvedbe. U osnovi je radni princip pneumatskog mišića jednostavan: kada se u mišić dovodi zrak, njegova membrana se u radijalnom smjeru širi, a u isto vrijeme u aksijalnom smjeru skuplja, izazivajući vlačnu silu. \Nadalje, ukratko je dan pregled izvedbi pneumatskih mišića koje se spominju u stručnim literaturama i navedene su najčešće primjene. Treće poglavlje bavi se razvojnim procesom sustava za sortiranje, gdje je koncipirana, konstruirana i izrađena nastavna maketa sustava koji se u osnovi sastoji od manipulatora pokretanog pneumatskim mišićima i tzv. dodavača zajedno sa predmetima za sortiranje. Takvi sustavi primjenjivi su u raznim industrijskim procesima za premještanje predmeta istih oblika koji dolaze npr. ispod hidrauličke preše, ili za jednostavnu montažu istih dijelova. U četvrtom poglavlju izveden je nelinearni matematički model pneumatskog manipulatora gdje su u obzir uzete brojne pretpostavke i parametri dobiveni eksperimentalnim putem. Takav model korišten je simulaciji čiji su rezultati zadovoljavajući. Na kraju, izvedena je regulacija kuta zakreta ruke manipulatora u svrhu premještanja (sortiranja) predmeta upotrebom pneumatske prihvatnice. Regulacija je izvedena pomoću klasičnog linearnog PI regulatora, realiziranog u upravljačkom algoritmu. Gotovo cjelokupna konstrukcijska razrada sustava izvršena je pomoću programskih paketa CATIA-e i AutoCAD-a, a za izvedbu regulacijskih algoritama korišteni su programski paketi Matlab i Simulink, te program Matlab – Real Time Workshop koji omogućuje dobivanje izvršne verzije upravljačkog algoritma direktno iz modela načinjenog u Simulinku, a koji se može koristiti na samom realnom procesu. Pri tome se upravljački algoritam izvodi u realnom vremenu. Ovime se znatno skraćuje vrijeme kreiranja i naknadnog editiranja algoritma regulacije

Razvoj softverskih senzora za napredno vođenje procesa izomerizacije

This doctoral thesis presents the development of soft sensor empirical models using support vector machine (SVM), and dynamic polynomial models for the continual estimation of the mole fractions of 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, 2-methylpentane and 3-methylpentane as important product quality indicators in a refinery isomerisation process. During the model development, critical steps were taken, including selection and preprocessing of the industrial process data, which are broadly discussed in this thesis. Evaluation of the developed models on independent data sets and their implementation in the system for the advanced process control showed their reliability in estimating of the component contents. The soft sensors will serve primarily as a replacement during the process analysers’ failure and service periods, as well as it will be a part of advanced control of isomerisation process.Ovaj doktorski rad predstavlja razvoj empirijskih modela softverskih senzora korištenjem metode potpornih vektora i dinamičkih polinomnih modela. Senzori su namijenjeni kontinuiranoj procjeni molnog udjela 2,2-dimetilbutana, 2,3-dimetilbutana, 2-metilpentana i 3-metilpentana kao ključnih komponenti u proizvodu rafinerijskog procesa izomerizacije. Tijekom razvoja modela, poduzeti su ključni koraci kao što su izbor i predobrada procesnih podataka, što je naširoko objašnjeno u ovom radu. Vrednovanje razvijenih modela na nezavisnim skupovima podataka i njihova implementacija u sustav za napredno vođenje procesa pokazalo je njihovu pouzdanost u procjeni udjela navedenih komponenti u proizvodu procesa. Softverski senzori prvenstveno će služiti kao zamjena tijekom kvara procesnih analizatora te u servisnim periodima, kao što će biti i dio naprednog vođenja procesa izomerizacije

Razvoj softverskih senzora za napredno vođenje procesa izomerizacije

This doctoral thesis presents the development of soft sensor empirical models using support vector machine (SVM), and dynamic polynomial models for the continual estimation of the mole fractions of 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, 2-methylpentane and 3-methylpentane as important product quality indicators in a refinery isomerisation process. During the model development, critical steps were taken, including selection and preprocessing of the industrial process data, which are broadly discussed in this thesis. Evaluation of the developed models on independent data sets and their implementation in the system for the advanced process control showed their reliability in estimating of the component contents. The soft sensors will serve primarily as a replacement during the process analysers’ failure and service periods, as well as it will be a part of advanced control of isomerisation process.Ovaj doktorski rad predstavlja razvoj empirijskih modela softverskih senzora korištenjem metode potpornih vektora i dinamičkih polinomnih modela. Senzori su namijenjeni kontinuiranoj procjeni molnog udjela 2,2-dimetilbutana, 2,3-dimetilbutana, 2-metilpentana i 3-metilpentana kao ključnih komponenti u proizvodu rafinerijskog procesa izomerizacije. Tijekom razvoja modela, poduzeti su ključni koraci kao što su izbor i predobrada procesnih podataka, što je naširoko objašnjeno u ovom radu. Vrednovanje razvijenih modela na nezavisnim skupovima podataka i njihova implementacija u sustav za napredno vođenje procesa pokazalo je njihovu pouzdanost u procjeni udjela navedenih komponenti u proizvodu procesa. Softverski senzori prvenstveno će služiti kao zamjena tijekom kvara procesnih analizatora te u servisnim periodima, kao što će biti i dio naprednog vođenja procesa izomerizacije

Razvoj softverskih senzora za napredno vođenje procesa izomerizacije

This doctoral thesis presents the development of soft sensor empirical models using support vector machine (SVM), and dynamic polynomial models for the continual estimation of the mole fractions of 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, 2-methylpentane and 3-methylpentane as important product quality indicators in a refinery isomerisation process. During the model development, critical steps were taken, including selection and preprocessing of the industrial process data, which are broadly discussed in this thesis. Evaluation of the developed models on independent data sets and their implementation in the system for the advanced process control showed their reliability in estimating of the component contents. The soft sensors will serve primarily as a replacement during the process analysers’ failure and service periods, as well as it will be a part of advanced control of isomerisation process.Ovaj doktorski rad predstavlja razvoj empirijskih modela softverskih senzora korištenjem metode potpornih vektora i dinamičkih polinomnih modela. Senzori su namijenjeni kontinuiranoj procjeni molnog udjela 2,2-dimetilbutana, 2,3-dimetilbutana, 2-metilpentana i 3-metilpentana kao ključnih komponenti u proizvodu rafinerijskog procesa izomerizacije. Tijekom razvoja modela, poduzeti su ključni koraci kao što su izbor i predobrada procesnih podataka, što je naširoko objašnjeno u ovom radu. Vrednovanje razvijenih modela na nezavisnim skupovima podataka i njihova implementacija u sustav za napredno vođenje procesa pokazalo je njihovu pouzdanost u procjeni udjela navedenih komponenti u proizvodu procesa. Softverski senzori prvenstveno će služiti kao zamjena tijekom kvara procesnih analizatora te u servisnim periodima, kao što će biti i dio naprednog vođenja procesa izomerizacije

Konstrukcija robotske ruke s pneumatskim mišićima kao aktuatorima

Rad se bavi analiziranjem pneumatskih mišića kao aktuatora u pneumatici. Pneumatski mišić vrlo je specifičan aktuator čija je primjena još uvijek rijetka zbog nemogućnosti precizne regulacije. Kako pneumatski mišići posjeduju niz prednosti kao što su mala masa, povoljan omjer mase i sile koju mogu proizvesti, lakoća održavanja i dr., omogućena im je primjena u robotskim sustavima antropoidne strukture odnosno humanoidnim robotima. Sve više se primjenjuju i u industrijskoj automatici, međutim, za rašireniju primjenu nužno je savladavanje njihovih negativnih svojstava kao što je npr. nelinearno dinamičko ponašanje. \Na početku se razmatra princip rada mišića koji je važan za daljnju analizu, posebno kod modeliranja i regulacije. Kada se u mišić dovodi zrak, njegova membrana se širi u radijalnom smjeru, a u isto vrijeme se skuplja u aksijalnom smjeru izazivajući vlačnu silu. Spominje se i McKibbenov mišić koji se može smatrati pretečom današnjih umjetnih pneumatskih mišića. Treće poglavlje bavi se konstrukcijom, a na kraju i izradom jednostavnog pneumatskog manipulatora koji koristi dva pneumatska mišića kao aktuatore, čijim se gibanjem preko prijenosnika gibanja prenosi sila, odnosno moment pomoću kojeg se zakreće rukam anipulatora s ugrađenom prihvatnicom. četvrto poglavlje uključuje stvaranje modela pneumatskog mišića koji je korišten u simulaciji. Da bi model bio donekle zadovoljavajući u obzir su uzeti određeni parametri dobiveni eksperimentalnim putem. Treba naglasiti da model koji bi točno opisivao cijeli ovaj sustav može zahtijevati složen postupak analize i sinteze. U petom poglavlju razmatra se regulacija kuta zakreta poluge manipulatora primjenom P,PID, odnosno PI regulatora. Regulacija je moguća, međutim, zbog oscilatornog ponašanja mišića u radu kao i nedovoljno točnog dinamičkog modela sustava, ona je otežana.Za izvedbu regulacijskih algoritama korišteni su programski paketi Matlab i Simulink, te program Matlab – Real Time Workshop koji omogućuje dobivanje izvršne verzije upravljačkog algoritma direktno iz modela načinjenog u Simulinku a koji se može koristiti na samom realnom procesu. Pri tome se upravljački algoritam izvodi u realnom vremenu. Na taj način se jako skraćuje vrijeme kreiranja i naknadnog editiranja algoritma regulacije

Design, Construction and Control of a Manipulator Driven by Pneumatic Artificial Muscles

This paper describes the design, construction and experimental testing of a single-joint manipulator arm actuated by pneumatic artificial muscles (PAMs) for the tasks of transporting and sorting work pieces. An antagonistic muscle pair is used in a rotational sense to produce a required torque on a pulley. The concept, operating principle and elementary properties of pneumatic muscle actuators are explained. Different conceptions of the system realizations are analyzed using the morphological-matrix conceptual design framework and top-rated solution was practically realized. A simplified, control-oriented mathematical model of the manipulator arm driven by PAMs and controlled with a proportional control valve is derived. The model is then used for a controller design process. Fluidic muscles have great potential for industrial applications and assembly automation to actuate new types of robots and manipulators. Their characteristics, such as compactness, high strength, high power-to-weight ratio, inherent safety and simplicity, are worthy features for advanced manipulation systems. The experiments were carried out on a practically realized manipulator actuated by a pair of muscle actuators set into an antagonistic configuration. The setup also includes an original solution for the subsystem to add work pieces in the working space of the manipulator

Ružička days : International conference 19th Ružička Days “Today Science – Tomorrow Industry” : Proceedings

Dear colleagues, we are extremely honoured to present to you the Proceedings of the international conference 19th Ružička Days, which was successfully held on September 21–23, 2022, in Vukovar, Croatia, in the hometown town of our famous Croatian scientist and first Nobel laureate, professor Leopold (Lavoslav) Ružička. The main goals of the Conference were to promote excellence, originality and innovation of interdisciplinary scientific research as well as the practical application of the obtained results through collaboration with industry, emphasizing thus the recognizable slogan of the Ružička Days conference: "Today Science – Tomorrow Industry". In addition, the Conference gave the opportunity for meetings, exchanging the ideas, opinions, experiences and cooperation among participants from different working surroundings. It is also important to point out that since 2008, within the international conference Ružička Days, Meeting of Young Chemists has also been held, where high school students, with the help of their mentors, present papers in the field of chemistry, with the aim to direct students and young people to the technical and natural sciences, especially chemistry. In its seventh issue (2011, 2013, 2015, 2017, 2019, 2021) the Proceedings publishes scientific and professional full papers of high quality in the following sections: Chemical analysis and synthesis (10), Chemical and biochemical engineering (3), Food technology and biotechnology (4), Chemistry in agriculture and forestry (1), Environmental protection (9) and 8th Meeting of Young Chemists (3). Full-length papers were subjected to an international review procedure done by eminent experts from the corresponding fields, to whom we express our gratitude, but they were not subjected to linguistic proofreading. On behalf of the Scientific and Organizing Committee of the 19th Ružička Days we cordially thank all the authors, reviewers, participants, lecturers, organizers, especially the international organizers EuCheMS and EHEDG, auspices and sponsors, and all the others who, in any way, supported the Conference and contributed to the preparation of the Proceedings, especially to our highly skilled and committed associates, who have put a lot of effort in the preparation of these Proceedings. At the very end, special thanks to our young, future scientists and their mentors who are faithful participants of the Meeting of Young Chemists of the Ružička Days conference. Enjoy the extremely interesting scientific and professional papers contained in these Proceedings, until the next 20th jubilee of Ružička Days in 2024! We are looking forward to meeting you again in Vukovar! Yours sincerely, Chief Editors Jurislav Babić Vesna Ocelić Bulatović Dajana Kučić Grgi