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Desenvolvimento de uma garra robótica para operações de bin-pickingEduardo Santos

Orientação: Vítor Santos e Abílio Borges

Linhas gerais

Introdução Objectivos Idealização do protótipo Projecto mecânico Automação do sistema Resultados e conclusões Trabalhos futuros

Enquadramento

Aplicações de soldadura e montagem

Mercado em crescimento Ambientes estruturados

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

O que é o bin-picking?

Recolha autónoma de peças aleatoriamente distribuídas no interior de um recipiente, recorrendo a robôs guiados por visão.

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;

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;

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.

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.

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

Idealização do protótipo

Versatilidade Adaptabilidade

Unidade de visão Unidade de actuação

Sistema de bin-picking

Visão + ActuaçãoUnidade Geral de Interface

(UGI)

Interface remota

Funcionalidades do sistema

UGI

Dispositivos sensoriais intrínsecos

Dispositivos sensoriais extrínsecos

Dispositivos de segurança

Sistema de visão

Auto-reconhecimento

Segurança ediagnóstico

Controlo dedispositivos

Unidade de visão

Câmara monocular móvel Projecção de luz estruturada Controlo da orientação de projecção da luz estruturada Iluminação localizada

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

Unidade de actuação

Garra existente no laboratório e sujeita a algumas alterações Garra pneumática de actuação linear paralela Comutação por electro-válvula

Projecto mecânico

UGI

Placas de interface amovíveis Configuração híbrida de poliamida + liga de alumínio Ligações aparafusadas

Plataforma de interface modular

Distribuição dos componente na UGI

Estrutura longitudinal Componentes existentes no laboratório

Unidade de visão

Ajuste da posição longitudinal da câmara Suporte do anel de LEDs amovível

Unidade de visão

Controlo angular da projecção do feixe laser

Automação do sistema


EUSART1

PWM I/O A/D

EUSART2

EUSARTI/O


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


Placas de circuito impresso

Protocolo de comunicação

Software

Software

Interface remota

Resultados

Conclusões

Sistema flexível Independência funcional Controlo e monitorização do sistema Ferramenta de trabalho versátil e promissora

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

FIM

Obrigado!

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