Development of an active force control system for industry:- mechanical project and building

Abstract

Ao longo dos anos tem-se assistido a uma robotização do mundo de trabalho em que muitos são os trabalhos realizados manualmente que foram extintos devido à introdução dos robots. Cada vez mais o robot será parte fundamental no mundo do trabalho como é alertado pela Indústria 4.0. Ainda assim existem outras tarefas que apesar de conterem as características que promovem a robotização como movimentos repetitivos continuam a ser realizados por humanos pela falta de capacidade robótica.O controlo de força é considerado um dos mais importantes desafios impostos à robótica e, por esta razão, para a realização de uma tarefa com sucesso é imprescindível um bom comando das forças aplicadas. Muitas tarefas como o polimento são ainda apenas parcialmente robotizadas devido à geometria complexa de grande parte das peças. A motivação desta dissertação pretende aliar as duas premissas anteriores. Como tal é proposto o desenvolvimento de um sistema ativo de controlo de força com vista a aplicação ao polimento. O objetivo é a criação de um dispositivo de controlo de força para utilização em meio industrial, contudo os testes experimentais serão focados no polimento A ferramenta é constituída por um cilindro pneumático, controlado eletricamente com recurso a um regulador de pressão. Relativamente a parte eletrónica esta foi constituída essencialmente por peças Arduíno. Tendo em conta que todo este mecanismo é criado de base é necessário o projeto mecânico das ligações para acoplar os diversos constituintes, tornando a numa peça só. Para isto é utilizado o Software Autodesk Inventor Profissional 2020 para desenvolvimento de CAD. Posteriormente utilizou se o software Ultimaker Cura 4.5 para proceder a impressão 3D dos vários suportes criados. Embora o protótipo criado tenha realizado aquilo a que foi proposto, poderá haver possíveis melhorias que podem tornar o mecanismo mais ergonómico e mais resistente.

Over the years we have witnessed a robotization of the world of work as many manual jobs have been extinguished due to the introduction of robots. Increasingly the robot will be a fundamental part in the world of work as is warned by Industry 4.0. Despite this, there are other tasks that in spite of containing the characteristics that promote robotization, such as repetitive movements they continue to be performed by humans due to lack of robotic capacity.Strength control is considered one of the most important challenges imposed on robotics, so a good command of the applied forces is essential for a successful task.Many tasks, such as polishing, are still only partially robotized due to the complex geometry of most parts.The motivation of this dissertation is intended to ally with the two previous premises. As such, it is proposed to develop an active force control system for polishing application. The objective is the creation of a force control device for use in industrial environments, however the experimental tests will be focused on polishing.The tool consists on a pneumatic cylinder, electrically controlled using a pressure regulator. Regarding the electronic part, it is essentially made up of Arduino parts. Bearing in mind that all this mechanism is created as a base, the mechanical design of the connections is necessary to couple the various constituents, making it a single part. For this, the Autodesk Inventor Professional 2020 Software is used for CAD development. Later Ultimaker Cura 4.5 software was used to print the various media created in 3D. Although the prototype created has accomplished what was proposed, there may be possible improvements that can make the mechanism more ergonomic and more resistant.