BIA - IFPI Campus Teresina Central Bacharelado Bacharelado em Engenharia Mecânica - Teresina Central
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Simulação robótica de manipuladores industriais utilizando softwares de código aberto: um estudo sobre a aplicabilidade destas ferramentas como recurso educacional, tecnológico e científico
Autor: Franco, Bruno Claudio de Araujo
Orientador(a): Araújo, Francisco Marcelino Almeida de
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.
Abstract: Robotic simulation of industrial manipulators offers possibilities for the agile development that the market requires within the context of Industry 4.0, in addition to allowing the use of its challenges for the active teaching of various disciplines, such as mathematics, physics, and programming, as it is a multidisciplinary area. Within the context of robotic simulation, this work proposes to evaluate the use of open source tools ROS, Moveit, and Gazebo, having as object of study, an analysis of trajectories, to then discuss their use as teaching, research, and development in the environment of the Federal Institute of Piauí Campus Central. For this, a brief bibliographical survey on tools used for robotic simulation was carried out. In an adjunct, a study of the fundamentals of Manipulator Robotics was carried out, contemplating the challenges of Kinematics, Dynamics, Control, and Trajectory Planning. Than, the parameters for the simulation were defined, from the official documents of the chosen manipulator, ABB of the Irb1200 5.90 model, and from the files of the Ros-Industrial repository, where they were created as dynamic and control variables. For kinematic modeling, the Product of Exponential model was used. For the trajectory, we used the file packages from the Joint_Trajectory_Control and to the control was used the Ros_Control in the trajectory control condition, both used in the GIT Ros_industrial repository. In general, it was possible to make the manipulator execute as Point to-Point, Parameterized, and Linear trajectories satisfactorily, but it was not possible, using the standard Moveit packages, to develop smooth velocity and acceleration curves, as recommended in the literature. Besides, the visualization of the position, velocity, and acceleration graphs was not done satisfactorily using ROS, so it was necessary to develop algorithms to improve the visualization of these data. In the context of education, the fundamental software is relevant due to not presenting acquisition cost, being able to execute the solutions in a safe and decentralized way of the Robot’s Hardware. In the context of research and development, it is necessary to use more sophisticated trajectory control models than those used in this work.
Palavras-chave: Manipulação Robótica
Simulação Robótica
ROS
Gazebo
Educação
Cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
País: Brasil
Editor: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
Sigla: IFPI
Unidade: Campus Teresina Central
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/1116
Data do documento: 2021
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