Desenvolvimento de uma garra robótica para operações de bin-picking Eduardo Santos Orientação:...
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Desenvolvimento de uma garra robótica para operações de bin-pickingEduardo Santos
Orientação: Vítor Santos e Abílio Borges
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Linhas gerais
Introdução Objectivos Idealização do protótipo Projecto mecânico Automação do sistema Resultados e conclusões Trabalhos futuros
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Enquadramento
Aplicações de soldadura e montagem
Mercado em crescimento Ambientes estruturados
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Enquadramento
Trabalho manual
- Elevados custos em mão-de-obra
- Trabalhos repetitivos e perigosos
- Possíveis erros humanos na produção
Automação fixa
- Elevados custos em sistemas de posicionamento e orientação de peças
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O que é o bin-picking?
Recolha autónoma de peças aleatoriamente distribuídas no interior de um recipiente, recorrendo a robôs guiados por visão.
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A problemática do bin-picking
Determinação da posição e orientação num ambiente 3D e não-estruturado; Alterações nas condições de luminosidade e criação de sombras; Possibilidade de colisão com peças, ferramentas e recipientes; Velocidade para a realização das tarefas;
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Objectivos
Projecto e concepção de um protótipo de garra capaz de abordar aplicações de bin-picking.
- Antecipação e resolução de problemas do bin-picking;
- Criação de uma ferramenta de trabalho versátil que permita a sua aplicação a diferentes aplicações;
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Importância da garra
Uma garra para operações de bin-picking:
- permite a recolha da peça;
- é constituída por diferentes sistemas que permitem a percepção do ambiente de trabalho;
A garra é a interface entre o ambiente de trabalho e o sistema.
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Importância da garra
Configuração de câmara móvel Permite a determinação da
posição e orientação das peças
Percepção
Sistema de visão Sistema de feedback sensorial não-visual
Dispositivos sensoriais não-visuais
Permite a determinação de variáveis como força, pressão e binários.
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Estado da arte
Aplicações de semi-random bin-picking Garras auto-compensativas Sistemas de visão robustos Escassez de feedback sensorial não-visual Software complexo
JMP Auto/Con Corp. Scape Technologies
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Idealização do protótipo
Versatilidade Adaptabilidade
Unidade de visão Unidade de actuação
Sistema de bin-picking
Visão + ActuaçãoUnidade Geral de Interface
(UGI)
Interface remota
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Funcionalidades do sistema
UGI
Dispositivos sensoriais intrínsecos
Dispositivos sensoriais extrínsecos
Dispositivos de segurança
Sistema de visão
Auto-reconhecimento
Segurança ediagnóstico
Controlo dedispositivos
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Unidade de visão
Câmara monocular móvel Projecção de luz estruturada Controlo da orientação de projecção da luz estruturada Iluminação localizada
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Unidade Geral de Interface
Universalidade nos acoplamentos Serve de interface a todas as unidades do sistema Permite a transferência de dados Distribui a alimentação e o ar comprimido ao sistema Electrónica no seu interior
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Unidade de actuação
Garra existente no laboratório e sujeita a algumas alterações Garra pneumática de actuação linear paralela Comutação por electro-válvula
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Projecto mecânico
UGI
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Placas de interface amovíveis Configuração híbrida de poliamida + liga de alumínio Ligações aparafusadas
Plataforma de interface modular
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Distribuição dos componente na UGI
Estrutura longitudinal Componentes existentes no laboratório
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Unidade de visão
Ajuste da posição longitudinal da câmara Suporte do anel de LEDs amovível
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Unidade de visão
Controlo angular da projecção do feixe laser
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Automação do sistema
Unidade Geral de Interface
EUSART1
PWM I/O A/D
EUSART2
EUSARTI/O
Unidade de actuação
A/D
Sensores ópticos
Sensores de pressão
Servomotor
LEDs de diagnóstico
Iluminação localizada
Sensores ultrasonicos
Monitorização:- Estado do sistema;- Informação sensorial;- Presença de garra;- Imagem da câmara
Comando:- Servomotor;- Iluminação localizada;- Ponteiro laser;- LEDs de diagnóstico;- Refrigeração;- Unidade de actuação;
Interface remota
Microcontrolador
Microcontrolador
MAX233
MAX233
Válvulas de actuação
Câmara Gbit ethernet
Ponteiro laser
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Unidade Geral de Interface
Placas de circuito impresso
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Placas de circuito impresso
Unidade de actuação
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Protocolo de comunicação
Software
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Protocolo de comunicação
Software
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Software
Interface remota
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Software
Interface remota
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Software
Interface remota
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Resultados
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Resultados
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Conclusões
Sistema flexível Independência funcional Controlo e monitorização do sistema Ferramenta de trabalho versátil e promissora
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Trabalho futuro
Realização de testes e ensaios Aplicação de outras unidades de actuação Inclusão de carapaças protectoras e dispositivos sensoriais Sistema de acoplamento rápido Controlo de força
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FIM
Obrigado!