In-Vessel Penetrator -käärmerobotin mallinnus ADAMS-ohjelmistolla

Abstract

Työn tavoitteena oli muodostaa virtuaaliprototyyppi fuusioreaktorin huollossa käytettävästä IVP-robotista. Työssä mallinnettiin robotin mekaniikka joustavana sekä toimilaitteiden ja käyttöjen dynaamiset ominaisuudet valmistajien esitietojen ja mitoitustietojen perusteella. Käyttöjen ja mekaniikan mallit yhdistettiin ADAMS-ohjelmistossa. Mekaanisten joustojen mallinnuksessa sekä verifioinnissa käytettiin apuna ANSYS –ohjelmistoa. Virtuaaliprototyypin toimivuudesta varmistuttiin vertaamalla sitä robotin suunnittelutietoihin ja fyysiseen prototyyppiin. Robotin ohjauksessa käytettävän P-säätäjän vaikutusta tutkittiin eri vahvistuksen arvoilla sekä verrattiin mekaanisia vasteita fyysisen prototyypin dynaamisiin testeihin. Esimerkkinä robotin käyttäytymisestä todellisessa tilanteessa simuloitiin sen ajoa reaktoriin. Toteutetun simulointimallin todettiin vastaavan rakenteeltaan sekä siinä esiintyvien voimien osalta suunnitelmien mukaista konstruktiota. Käytetyillä parametreilla se toteutti hyvin robotille asetetut nopeusvaatimukset.

The aim of this study was to develop a virtual prototype of the IVP-robot, which will be used in maintenance activities in ITER fusion reactor. At this work, the flexibility of mechanics and dynamical behavior of the actuators was noticed by design information and manufacture’s data sheets. Individual models of both actuators and mechanics were connected to fully representative dynamic model using ADAMS. Mechanical flexibility was modeled using ANSYS FE-program. Accuracy and reliability of the virtual prototype was verified by comparing it with available design information and physical prototype. P-controller, which is used as robot’s control system, was studied by using different parameters of gain. Case study from real activities of the robot was the situation when the robot enters in to the vessel. As the result of the study it was verified that the structure of the model and forces acting in it, are similar with designed construction. With the used parameters, the desired velocity was achieved and the robot was proven to be able to move required design speed.