Simulação robótica de manipuladores industriais utilizando softwares de código aberto: um estudo sobre a aplicabilidade destas ferramentas como recurso educacional, tecnológico e científico
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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
Resumo
A simulação robótica de manipuladores industriais oferece possibilidades para o desenvolvimento
ágil que o mercado necessita dentro do contexto da Industria 4.0, além de permitir utilizar seus
desafios para o ensino ativo de diversas disciplinas, como matemática, física e programação,
já que é uma área multidisciplinar. Dentro do contexto da simulação robótica, o presente
trabalho tem como proposta avaliar a utilização de ferramentas de código aberto ROS, Moveit e
Gazebo, tendo como objeto de estudo, a análise de trajetórias, para então discutir a utilização
delas como recurso de ensino, pesquisa e desenvolvimento no ambiente do Instituto Federal
do Piauí Campus Central. Para isso foi feito um breve levantamento bibliográfico acerca das
ferramentas utilizadas para simulação robótica. Em adjunto, foi feito o estudo dos fundamentos
da Robótica de Manipuladores, contemplando os desafios da Cinemática, Dinâmica, Controle e
Planejamento de Trajetória. Logo após, foi definido os parâmetros necessários para a simulação,
obtidos nos documentos oficiais do manipulador escolhido, ABB do modelo Irb1200 5.90, e
nos arquivos do repositório Ros-Industrial, onde foi obtido as variáveis dinâmicas e de controle.
Para a modelagem cinemática foi utilizado o modelo do Produto das Exponenciais. Para a
trajetória foi utilizado o pacote de arquivos(Packages) do Joint_Trajectory_Control e para o
controle foi utilizado o Ros_Control na condição de controle de trajetória, ambos utilizados
no repositório GIT Ros_industrial. De forma geral foi possível fazer o manipulador executar
as trajetórias do tipo Ponto-a-Ponto, parametrizada e Linear de forma satisfatória, porém é
necessário utilizar outros modelos para desenvolver curvas suaves de aceleração e controladores
mais robustos. Além de que, a visualização dos gráficos de posição, velocidade e aceleração
não se deu de forma satisfatória utilizando o ROS, então foi necessário desenvolver algoritmos
para melhorar a visualização destes dados. No contexto da educação, os softwares mostraram-se
relevantes devido a não apresntar custo de aquisição, poder executar as soluções de forma segura
e descentralizada do Hardware do Robô. No contexto da pesquisa e desenvolvimento é necessário
utilizar modelos de controle de trajetória mais sofisticados do que utilizados neste trabalho.
Description
Keywords
Manipulação Robótica, Simulação Robótica, ROS, Gazebo, Educação