Projeto e construção de sistemas de manipulação de componentes eletrónicos para equipar um robô colaborativo

Abstract

A área da manipulação, definida como a área da robótica em que manipuladores ou dedos cooperam para agarrar e orientar objetos é considerada uma área chave e é estimado ser uma das principais áreas a desenvolver no futuro. A seguinte dissertação foi realizada na Universidade do Minho com a colaboração da empresa Dib4T e tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de manipulação de componentes eletrónicos para equipar um robô colaborativo, dentro de um projeto mais amplo que, tem por objetivo a automatização e construção de uma linha de montagem. Desta forma, considerou-se várias soluções para o sistema de manipulação que se distinguem não só pela sua geometria, mas também pelo tipo de atuação. Sendo que o grande desafio consiste em assegurar a exatidão necessária para a inserção do componente que está na ordem dos micrómetros e assegurar um tempo de ciclo reduzido tudo isto tendo em conta os constrangimentos determinados pelos vários elementos do sistema. A dissertação acompanha a criação de duas garras específicas sendo uma eletromecânica e outra pneumática até às suas fases finais incluindo todas as especificações necessárias para a criação de um protótipo. Ambas as soluções são distintas sendo que a solução apresentada para a garra mecânica, consiste numa solução mais inovadora. Adicionalmente, desenvolveu-se uma solução para a fixação das placas PCB, contribuindo para a redução de erros no momento da inserção do componente. Para além disso, também se efetuou um estudo e seleção de um acoplador rápido para equipar o robô colaborativo e satisfazer as necessidades. Por fim, para a criação de um protótipo relativamente às soluções propostas para a garra, optou-se pela solução pneumática, uma vez que na solução mecânica, como todos os sistemas inovadores, existem sempre dúvidas que providenciam incertezas em relação à sua fiabilidade e viabilidade.

The area of manipulation, defined as the area of robotics in which manipulators or fingers cooperate to grasp and guide objects, is considered a key area and is estimated to be one of the main areas to develop in the future. The following dissertation was carried out at the University of Minho with the collaboration of the company Dib4T and has as an objective the development of a system for the manipulation of electronic components to equip a collaborative robot, within a wider project that, has as an objective the automation and construction of an assembly line. In this way, several solutions were considered for the manipulation system that differ not only by their geometry, but also by the type of actuation. The great challenge consists in assuring the necessary precision for the insertion of the component which is in the order of thousandths of millimetres and assuring a reduced cycle time all this considering the constraints determined by the several elements of the system. The dissertation follows the creation of two specific grips, one being electromechanical and the other pneumatic, up to their final stages, including all the necessary specifications for the creation of a prototype. Both solutions are distinct, being the solution presented for the mechanical gripper a more innovative one. Additionally, a solution for fixing the PCB boards was developed, contributing to reduce errors when inserting the component. Besides, a study and selection of a quick coupler to equip the collaborative robot and satisfy the needs was also carried out. Finally, for the creation of a prototype regarding the proposed solutions for the gripper, the pneumatic solution was chosen, since in the mechanical solution, as in all innovative systems, there are always doubts that provide uncertainties regarding its reliability and viability.