Integração de manipulador FANUC na plataforma robuter para manipulação móvel

Abstract

A manipulação móvel está a tornar-se numa frente com cada vez mais aplicações em ambiente industrial e já se pensa na sua aplicação futura em ambiente doméstico. De facto, é evidente a infinidade de aplicações que pode ter um robô manipulador montado em cima de uma plataforma móvel. Com este avanço tecnológico surgem problemas e desafios, como é o caso da precisão do gripper, localização do sistema, navegação/planeamento de trajetória, controlo e perceção, que estariam relativamente bem controlados num manipulador fixo. A presente dissertação insere-se no projeto Robonuc em que é pretendido o desenvolvimento de um sistema robótico integrado com um custo consideravelmente inferior aos já existentes no mercado. A instalação mecânica e elétrica do manipulador FANUC LR Mate 200iD na plataforma móvel Robuter II, ambos os recursos disponíveis no Laboratório de Automação e Robótica (LAR), foi a primeira tarefa a ser realizada. Seguiu-se o desenvolvimento de uma arquitetura de software modular, em ambiente Robot Operating System (ROS), que possibilitasse a comunicação entre todos os dispositivos do sistema, a interface com o utilizador e o controlo eficaz do manipulador. Ao nível do software, foi também resolvido o problema do controlo de I/O’s do manipulador - uma das limitações do ROS-FANUC - e ainda contornada a limitação cinemática da biblioteca MoveIt!. Para introduzir segurança no sistema, foram instalados sensores laser de varrimento para deteção da aproximação de pessoas e/ou objetos. Uma integração dos dados dos sensores na arquitetura de software, com vários níveis de alarme, permitiu a colaboração de humanos com o sistema robótico enquanto se realizam operações de manipulação. A fase de testes revelou-se essencial para a correção de alguns aspetos, como o controlo remoto das aplicações ou a parametrização da unidade de segurança. A realização de aplicações ilustrativas do sistema global demostrou que as metodologias adotadas no decorrer dos trabalhos foram as adequadas.

Mobile manipulation is becoming a front with more and more applications in the industrial environment and its future application in the domestic environment is already in progress. As a matter of fact, the plethora of applications that a robotic manipulator can have while mounted on the top of a mobile platform are evident. With this technological breakthrough, many problems and challenges arise, such as gripper precision, system localization, trajectory, navigation/planning, perception and control which would be relatively well controlled in a fixed manipulator. The present dissertation is a part of the Robonuc project in which the development of an integrated robotic system with a considerably lower cost relative to the market is pretended. Mechanical and electrical implementation of the FANUC LR Mate 200iD manipulator on the Robuter II mobile platform, both of which available in Laboratório de Automação e Robótica (LAR) was the first task to be accomplished. Afterwards, a modular software architecture was developed on the Robotic Operating System (ROS), which allows communication between all system devices, interface with the end user and efficient manipulator control. At a software level, the problem of the manipulator’s I/O control - which is one of the ROS-FANUC limitations - was solved. The kinematic limitation of MoveIt! library was also solved. To introduce system safety, laser range finder sensors were installed in order to detect the proximity of people and objects. The integration of sensor data with different alarm levels in the software architecture made it possible to collaborate with the robotic system during manipulation tasks. The testing phase was essential for the correction of some aspects, such as the remote control of applications or the setup of safety parameters. Illustrative applications were made to demonstrate that the adopted methodologies during this work were adequate.