Design of an autonomous shuttle for automated parking system

This master thesis project has the aim to design a shuttle for automated parking systems. They are systems where the cars are automated parked thanks to these shuttles that can lift the car and move it towards a free parking lot, depositing it, until the owner requires its retrieval. The whole project is developed in partnership with the firm Stem s.r.l., a consulting company working, amongst others, in the automated parking field. They already have in their know-how a hydraulic shuttle, and they want to enhance its performances through a completely new solution. The main purpose of this project is the design of the most important components of the shuttle, starting from all the electric devices (motors, linear actuators, and battery) to the main structural elements (lifting arm and frame). A dynamic analysis on the shuttle movement will be carried out in order to obtain the technical requirements the electric motors have to provide. The linear actuators will be, instead, responsible for the lifting process; the definition of the kinematic of the lifting system and its dynamic study will be performed so as to define the electric actuators suitable for the application. All the previous analysis will be carried out using the software Matlab and Excel. The most important structural elements considered in this project are the lifting arm and the frame of the shuttle. Their designing processes will be carried out using the CAD software PTC Creo that, even, offers the possibility to perform a finite element analysis. The final result of this project will be the definitive design of the main elements required in order to produce a prototype of the shuttle for testing.

Questa tesi di laurea magistrale ha lo scopo di progettare uno shuttle per parcheggi automatici. Questi shuttle sono in grado di sollevare ogni automobile e trasportarla dalla zona di deposito temporaneo ad una piazzola di parcheggio, fino a quando il conducente non ne richiederà il prelievo. Tutte le operazioni svolte all'interno del parcheggio sono automatizzate. Questo progetto è stato svolto in collaborazione con l'azienda Stem s.r.l., uno studio di progettazione operante in diversi settori, tra i quali, quello dei parcheggi automatici. Avendo già disegnato uno shuttle idraulico in passato, l'intento dell'azienda è quello di produrne uno innovativo e più prestazionale. L'obbiettivo principale di questa tesi è la progettazione di tutte le componenti più significative dello shuttle, considerando sia i sistemi di attuazione elettrica (motori, attuatori e batteria), sia i più importanti elementi strutturali (braccio di sollevamento e telaio). L'analisi della cinematica e dinamica del moto dell'intero shuttle sarà necessaria per ottenere le specifiche che i motori elettrici dovranno sostenere. Il sistema di sollevamento dell'auto sarà completamente ridefinito e un'analisi dinamica verrà condotta in modo da determinare la forza che gli attuatori lineari elettrici dovranno garantire per il sollevamento. Infine, la batteria sarà dimensionata utilizzando, come per le precedenti analisi, i software di calcolo Matlab ed Excel. Gli elementi strutturali che saranno progettati i questa tesi sono i bracci di sollevamento e l'intero telaio dello shuttle. Dopo un dimensionamento analitico, entrambi saranno studiati utilizzando un modello agli elementi finiti attraverso il software PTC Creo. Il risultato finale di questa tesi sarà la progettazione definitiva delle componenti principali introdotte, così da poter realizzare un prototipo dello shuttle e svolgere una campagna di test.