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Diseño, desarrollo y simulación de un gemelo digital de un brazo colaborativo Universal Robots mediante comunicaciones OPC UA y CoppeliaSim

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Diseño, desarrollo y simulación de un gemelo digital de un brazo colaborativo Universal Robots mediante comunicaciones OPC UA y CoppeliaSim

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dc.contributor.advisor Valera Fernández, Ángel es_ES
dc.contributor.advisor Blanes Noguera, Juan Francisco es_ES
dc.contributor.author Gutiérrez Aparicio, César es_ES
dc.date.accessioned 2023-10-28T09:59:42Z
dc.date.available 2023-10-28T09:59:42Z
dc.date.created 2023-09-20
dc.date.issued 2023-10-28 es_ES
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10251/198966
dc.description.abstract [ES] En esta tesis se presenta el diseño, desarrollo y simulación de un brazo colaborativo Universal Robots mediante comunicaciones OPC UA y CoppeliaSim, con el objetivo de crear un gemelo digital. Un gemelo digital es una réplica virtual de un objeto o sistema que permite simular su comportamiento en tiempo real y obtener datos para su análisis. En este caso, se busca obtener datos de un brazo robot en tiempo real para su visualización y análisis. La justi cación de este trabajo radica en la importancia actual de los sistemas ciberfísicos y los modelos de datos en la Industria 4.0, donde la creación de gemelos digitales es una herramienta clave para la toma de decisiones y la optimización de procesos industriales. La creación de un gemelo digital de un brazo robot puede permitir la optimización de su funcionamiento, el diseño de nuevas estrategias de control y la reducción de tiempos de mantenimiento y reparación. Para desarrollar el gemelo digital, en primer lugar, se han de extraer los datos en tiempo real del brazo robot, para lo que se utiliza la librería RTDE con Python. Esta librería posibilita la conexión al controlador del brazo robot mediante una vía Ethernet, y la obtención de datos, tales como la posición, velocidad, aceleración, fuerzas y pares, entre otros. Estos datos se almacenan en el servidor implementado en lado del robot para que puedan ser accedidos por los clientes. El acceso a los datos se realiza por medio de una estructura cliente-servidor mediante comunicación OPC UA. Esta arquitectura proporciona una gran interoperabilidad y seguridad para el intercambio de datos en tiempo real. Para establecer la comunicación cliente-servidor, se desarrolla un modelo de información en el que se modelan los objetos y variables necesarios exponer los datos en el servidor, y se generan los archivos XML necesarios para la creación del servidor OPC UA con Open62541. El cliente que puede ser implementado en varios lenguajes de programación, se comunica con el servidor a través de una conexión TCP/IP para acceder a los datos. Por último, se realiza la simulación en CoppeliaSim importando el modelo del brazo robot y con gurando sus propiedades y parámetros para permitir la simulación en tiempo real. Para integrar los datos recibidos en el cliente OPC UA con la simulación en tiempo real del brazo robot en CoppeliaSim, se desarrollan scripts en Python que permiten la comunicación entre ambos entornos. De esta forma, se dispone de una simulación que permite visualizar los datos de manera sencilla e integrarse en sistemas más complejos que involucran otros elementos de la cadena de producción o de la fábrica. En resumen, en esta tesis se utiliza la librería RTDE con Python para la extracción de datos en tiempo real del brazo robot, se desarrolla una arquitectura cliente-servidor mediante el estándar OPC UA y se crea un servidor OPC UA con Open62541 para la transmisión segura y contable de datos entre dispositivos. Además, se integran los datos recibidos por el cliente en la simulación en tiempo real del brazo robot en CoppeliaSim. El resultado que se espera obtener es un gemelo digital fiel a su homólogo físico en cuanto a estructura y comportamiento, que permita la simulación y análisis del brazo robot en tiempo real. es_ES
dc.format.extent 146 es_ES
dc.language Español es_ES
dc.publisher Universitat Politècnica de València es_ES
dc.rights Reserva de todos los derechos es_ES
dc.subject Robótica colaborativa es_ES
dc.subject Industria 4.0 es_ES
dc.subject Gemelo digital es_ES
dc.subject Programación de robots es_ES
dc.subject Simulación de robots es_ES
dc.subject OPC UA es_ES
dc.subject CoppeliaSim es_ES
dc.subject.classification ARQUITECTURA Y TECNOLOGIA DE COMPUTADORES es_ES
dc.subject.classification INGENIERIA DE SISTEMAS Y AUTOMATICA es_ES
dc.subject.other Máster Universitario en Ingeniería Industrial-Màster Universitari en Enginyeria Industrial es_ES
dc.title Diseño, desarrollo y simulación de un gemelo digital de un brazo colaborativo Universal Robots mediante comunicaciones OPC UA y CoppeliaSim es_ES
dc.title.alternative Design, development and simulation of a digital twin of a Universal Robots collaborative arm using OPC UA communications and CoppeliaSim. es_ES
dc.title.alternative Disseny, desenvolupament i simulació d´un bessó digital d´un braç col·laboratiu Universal Robots mitjançant comunicacions OPC UA i CoppeliaSim. es_ES
dc.type Tesis de máster es_ES
dc.rights.accessRights Abierto es_ES
dc.contributor.affiliation Universitat Politècnica de València. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática - Departament d'Enginyeria de Sistemes i Automàtica es_ES
dc.contributor.affiliation Universitat Politècnica de València. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales - Escola Tècnica Superior d'Enginyers Industrials es_ES
dc.description.bibliographicCitation Gutiérrez Aparicio, C. (2023). Diseño, desarrollo y simulación de un gemelo digital de un brazo colaborativo Universal Robots mediante comunicaciones OPC UA y CoppeliaSim. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/198966 es_ES
dc.description.accrualMethod TFGM es_ES
dc.relation.pasarela TFGM\157401 es_ES


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