Desarrollo de interfaces para integración de la sensorización externa en la robótica colaborativa. Aplicación para visión artificial y control de fuerza

Abstract

[ES] El concepto de producción en los entornos industriales ha evolucionado notablemente en los últimos años, relacionado directamente con la proliferación de la robótica industrial. Concretamente, una nueva tipología de robot, los colaborativos, se encuentra en auge. En la presente propuesta de TFM se propone trabajar con el desarrollo de interfaces (plugin) para robots colaborativos, en concreto los de Universal Robots, puesto que puede permitir ampliar de una forma más simple su versatilidad mediante la implementación de interfaces que facilitan el uso de sensores externos, como cámaras de visión artificial, sensores de fuerza, herramientas inteligentes, etc. Para ello se propone diseñar una URCap (la forma con la que se conocen los plugins en este tipo de robots) que permita desarrollar aplicaciones basadas en visión artificial, lo que permitirá la detección automática de objetos con una cámara externa al robot, independientemente del tipo de cámara que se posea. Así, desde la pantalla del robot, se podrá interactuar con el usuario para procesar la imagen capturada por la cámara y obtener información relevante para el proceso, permitiendo cambiar de forma directa e intuitiva los parámetros de la cámara. Además, se va a trabajar con la creación de otra interfaz para el manejo de sensores de fuerza y par. Gracias a esto la aplicación podrá conectarse a un sensor externo para obtener las fuerzas y pares que el extremo de la herramienta del robot está ejerciendo sobre el entorno, lo que permitirá diseñar aplicaciones de control de fuerza del robot. Con el objetivo de demostrar el uso de las interfaces diseñadas, se propone generar un par de demostradores relacionados con el control de calidad con visión artificial y control de fuerza. El primer demostrador consistirá en una aplicación que controle de forma continua la fuerza que se ejerce con el extremo del robot sobre una superficie con geometría compleja (que no sea plana). El segundo demostrador será un control de calidad en la que se detecta la posición de un objeto mediante visión artificial y realice una clasificación dependiendo de su forma geométrica. Para este demostrado se propone utilizar, además del robot colaborativo de Universal Robots, el robot industrial ABB IRB140.

[EN] The concept of production in industrial environments has evolved significantly in recent years, directly related to the proliferation of industrial robotics. Specifically, a new type of robot, collaborative, is booming. In the present proposal of TFM we propose to work with the development of interfaces (plugin) for collaborative robots, specifically those of Universal Robots, since it can allow to expand in a simpler way its versatility through the implementation of interfaces that facilitate the use of external sensors, such as artificial vision cameras, force sensors, smart tools, etc. For this, it is proposed to design a URCap (the way in which plugins are known in this type of robots) that allows the development of applications based on artificial vision, which will allow the automatic detection of objects with a camera external to the robot, regardless of the type of camera that is possessed. Thus, from the robot's screen, it will be possible to interact with the user to process the image captured by the camera and obtain information relevant to the process, allowing the parameters of the camera to be changed directly and intuitively. In addition, it will work with the creation of another interface for the management of force and torque sensors. Thanks to this the application will be able to connect to an external sensor to obtain the forces and pairs that the end of the robot tool is exerting on the environment, which will allow to design applications of force control of the robot. In order to demonstrate the use of the designed interfaces, it is proposed to generate a pair of demonstrators related to quality control with artificial vision and force control. The first demonstrator will consist of an application that continuously controls the force exerted with the end of the robot on a surface with complex geometry (that is not flat). The second demonstrator will be a quality control in which the position of an object is detected by artificial vision and make a classification depending on its geometric shape. For this demonstrated it is proposed to use, in addition to the collaborative robot of Universal Robots, the industrial robot ABB IRB140.