Aplicação do robô colaborativo UR3e no ensino na área da robótica

• Autor(a) principal: Nunes, Luís Carlos Baptista
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/13789
• topic: Infraestrutura de Apoio ao Ensino; Protocolos Laboratoriais; Robô Colaborativo; Robótica; Robótica Industrial; Robótica na Educação; Ur3e; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletromecânica

Nos dias de hoje vive-se uma constante evolução ao nível da robótica. Podemos encontrar robôs em qualquer lado, numa farmácia, num hospital, numa fábrica, até mesmo em casa, e a lista continua. O que para as gerações antigas era novidade, ver um robô, para as gerações mais recentes e uma situação comum. A falta de mão-de-obra qualificada é um problema. Nomeadamente, a falta de pessoal qualificado e com experiência é mais visível na indústria, o que compromete a capacidade de produção nacional. Este défice de mão-de-obra qualificado tem vindo a sofrer uma ligeira melhoria. Com o avanço tecnológico e com a maior facilidade de as pessoas poderem frequentar um curso superior ou até mesmo cursos de especialização profissional. No entanto tem de existir um esforço por parte das entidades formadoras em atualizar os cursos com base nas necessidades das entidades empregadoras. Nesta dissertação é apresentada a criação de uma infraestrutura de apoio às atividades laboratoriais em cursos e disciplinas de Robótica Industrial. A infraestrutura de forma matricial é composta por um conjunto de elementos, ponto de partida, ponto de chegada, obstáculos, seções de poste e seções de pista com diferentes comprimentos, que podem estar em diferentes posições e organização, sendo variável a colocação dos três primeiros tipos de elementos, por parte do utilizador. Os diferentes elementos foram desenvolvidos por fabrico aditivo em PLA e possuem diferentes cores para serem identificáveis. Esta infraestrutura permite a construção, de forma autónoma, de uma pista por parte de um robô colaborativo, em particular um manipulador UR3e da Universal Robots, que utiliza visão computacional para identificar os pontos de partida e de chegada, assim como dos obstáculos. Por via da aplicação do algoritmo do caminho mais curto, o robô constrói um trajeto para um berlinde a percorrer, desde o ponto de partida até ao ponto de chegada, evitando os obstáculos, com base na quantidade de movimento adquirida pela ação da gravidade decorrente das diferentes alturas a que são colocadas as seções de pista. A programação dos processos (deteção da posição dos elementos pontos de partida e de chegada, e obstáculos por visão computacional, determinação do caminho mais curto, estratégia de construção da pista, e posicionamento e movimento do robô) foi realizado na linguagem de programação Python. Os protocolos para realização do trabalho laboratorial desenvolvido estão divididos em 3 níveis de conhecimento e consequentemente de dificuldade. O primeiro nível de dificuldade, o mais simples, consiste em mover peças (peça da posição inicial, peça da posição final e as peças obstáculo), de uma posição onde estão armazenadas para as posições definidas no protocolo. No protocolo que diz respeito ao segundo nível de dificuldade, as peças vão ser colocadas no tapete rolante por uma determinada ordem, e o robô, à medida que as vai buscar ao tapete rolante, coloca-as consoante a ordem definida no protocolo. Por fim, no protocolo nível três, o de maior grau de dificuldade, as peças vão ser colocadas no tapete rolante de uma forma aleatória. O robô terá que detetar a cor da peça fazendo uso da câmara que tem acoplada na sua flange e consoante a cor da peça, terá de a colocar de acordo com a disposição que se encontra definida no protocolo. Este trabalho tem como objetivo ajudar a colmatar a necessidade de mão-de-obra qualificada na indústria afeta a trabalhos com manipuladores robóticos. A realização dos trabalhos nas componentes laboratoriais de cursos e disciplinas de robótica industrial vão auxiliar a aquisição de competências dos alunos ao nível da programação de manipuladores robóticos.