Dynamic Analysis on an Aerial Work Platform Using a Hybrid CAD Approach for Satellite Testing Applications

Abstract

This paper presents a dynamic analysis using a hybrid CAD model approach, focusing on a motorized adjustable vertical platform's lifting and baseplate loading subsystems as a case study. The hybrid CAD model approach allows for examining mechanism behaviours such as acceleration torque, speed variation, and jerk rates, as well as their impact on the total torque required by the subsystems. The analysis starts by developing 3D and 2D models with velocity profiles, followed by comprehensive analyses. The most interesting part of the study is that while the acceleration torque rate is high, its influence is minimal due to small accelerations and decelerations at approximately -5 × 10^-5 m/s³ to 3.1 × 10^-5 m/s³ within the subsystem. Additionally, torque requirements for the lifting subsystem remain consistent at 631.22 N · m at the highest position and 364.16 N · m at the lowest position across different speed modes. The study also evaluates jerk rates during acceleration and deceleration to ensure compliance with ISO standards for ride quality. This approach shows promise for developing heavy-duty autonomous aerial work platforms, especially in the space industry, where understanding system behaviours is crucial before the development process begins.

ABSTRAK: Kajian ini membentangkan analisis dinamik menggunakan pendekatan model hibrid CAD, dengan tumpuan kepada subsistem pengangkatan dan pemuatan plat asas (baseplate loading subsystem) bagi platfom menegak boleh laras bermotor (motorised adjustable vertical platform) sebagai kajian kes. Pendekatan model hibrid CAD ini membolehkan pemerhatian terhadap tingkah laku mekanisme seperti kadar tork pecutan, variasi kelajuan, dan kadar kejutan, serta impaknya terhadap jumlah tork yang diperlukan oleh subsistem. Analisis dimulakan dengan pembangunan model 3D dan 2D dengan profil kelajuan, diikuti dengan analisis komprehensif. Penemuan paling menarik yang didapati pada kajian ini adalah walaupun kadar tork pecutan tinggi, pengaruhnya sangat minimum kerana pecutan dan penghentian kecil dalam subsistem iaitu sekitar -5 x 10-5 m/s3 hingga 3.1 x 10-5 m/s3. Tambahan, keperluan tork bagi mengangkat subsistem kekal konsisten pada 631.22 N.m pada posisi tertinggi dan posisi terendah pada 364.16 N.m merentasi pelbagai mod kelajuan. Kajian ini juga menilai kadar kejutan semasa pecutan dan pengurangan kelajuan bagi memastikan pematuhan piawaian ISO bagi kualiti tunggangan. Pendekatan ini menunjukkan potensi dalam membangunkan platform kerja berat di udara secara autonomi, terutama dalam industri angkasa, di mana pemahaman tingkah laku sistem adalah penting sebelum proses pembangunan bermula.