Solução robótica segura e flexível para alimentação de máquina ferramenta

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ferreira, Paulo Rafael Ribeiro
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/88605
Resumo: Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e de Computadores
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spelling Solução robótica segura e flexível para alimentação de máquina ferramentaBraço manipulador colaborativoPlaneamento de trajetórias semelhantes a humanosOperações de alimentação de máquina-ferramentaHUMPCollaborative manipulator armHuman-like trajectory planningMachine-tending operationsEngenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e InformáticaDissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e de ComputadoresA utilização de robôs colaborativos na indústria é cada vez mais transversal devido à sua flexibilidade e capacidade para partilhar o espaço de trabalho com os operadores humanos, deixando de ser necessária a instalação de células de trabalho para a operação desses robôs. Considerando as vantagens inerentes à utilização deste tipo de robôs na indústria, foi definido como objetivo para a presente dissertação desenvolver uma solução robótica segura e flexível para a alimentação de máquinas ferramenta. Esta dissertação está inserida no projeto de investigação MIAR, realizado no âmbito da parceria Bosch, UMinho e CCG. O projeto de trabalho pretende conceber uma solução que facilite o transporte e manipulação de peças em chão de fábrica de forma completamente autónoma utilizando robôs colaborativos. Para a tarefa de manipulação de objetos e machine-tending, foi escolhido o braço manipulador KUKA LBR iiwa 14 R820, que se trata de um robô colaborativo com sete graus de liberdade de grande capacidade de trabalho e flexibilidade. De uma forma concreta, o projeto de trabalho consistiu na conceção de uma solução relativa ao planeamento de movimentos do braço robótico com o objetivo de manipular materiais, de modo a aplicá-los e retirá-los com precisão nas máquinas-ferramenta. Dado que o braço manipulador tem de partilhar o chão de fábrica com operadores humanos, podendo inclusive, colaborar com eles, as trajetórias geradas devem ser precisas, livres de colisões, e preferencialmente, do tipo human-like de modo a serem legíveis aos operadores humanos. Por este motivo, o método de planeamento usado nesta dissertação foi o HUMP (Human-like Upper-Limb Motion Planner), que faculta trajetórias semelhantes às observadas nos membros superiores humanos e livres de colisões. O desenvolvimento de planeadores de movimento que tenham em consideração a compreensibilidade por parte dos operadores humanos é ainda um paradigma recente no mundo da robótica, para o qual não existem muitos estudos. O projeto desenvolvido atingiu os objetivos propostos no início do mesmo, dado que foi implementado no robô KUKA um novo planeador de movimentos e validado o seu funcionamento durante a execução de tarefas de machine-tending.The use of collaborative robots in industry is increasingly transversal due to its flexibility and ability to share the workspace with human operators, no longer requiring the installation of work cells for the operation of these robots. Considering the inherent advantages of using this type of robots in the industry, it was defined as an objective for this dissertation to develop a safe and flexible robotic solution for machine tool feeding. For this, the KUKA LBR iiwa 14 R820 manipulator arm was chosen, which is a collaborative robot with seven degrees of freedom with great work capacity and flexibility. In a more concrete way, the work project consisted in the design of a solution regarding the movement planning of the robotic arm with the objective of manipulating materials, in order to apply and remove them with precision in machine tools. Since the manipulator arm has to share the factory floor with human operators and may even collaborate with them, the generated trajectories must be precise, collision-free, and preferably human-like in order to be readable by human operators. For this reason, the planning method used in this dissertation was the HUMP (Human-like Upper-Limb Motion Planner), which provides trajectories similar to those observed in human upper limbs and free of collisions. Initially, some of the most commonly used planners in the industry for trajectory planning in manipulator arms and the importance of Pick&Place tasks on factory floors are presented. Afterwards, theoretical concepts regarding the planning method (HUMP) used in this dissertation are introduced. Then, the hardware and software elements used in the project development are exposed, as well as the concepts associated with the experimental work done previously - the starting point of this dissertation project. In addition, scenarios are created that allow replicating tasks of feeding and picking parts from a machine tool. The planning method was tested on the robot, first in a simulation environment to validate the correct operation and then on the real manipulator in order to observe its behavior. Finally, the conclusions of the whole project are exposed and perspectives for future work are given.Louro, LuísUniversidade do MinhoFerreira, Paulo Rafael Ribeiro2022-12-222022-12-22T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/88605por203511824info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-02-10T01:21:15Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/88605Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T02:37:18.876071Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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