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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!