Augmented reality tools and robotics for advanced factories

Abstract

In recent years, industrial robots have gained significant attention from researchers due to their cost-effective nature and ability to be highly customized and multifunctional, thereby increasing the competitiveness of manufacturing companies. Collaborative robots, which are designed to work alongside humans and perform tasks in the same workspace, have also gained attention. To investigate the hardware of collaborative robots and develop new systems that enable safe collaboration between humans and robots, it is necessary to consider the benefits they bring to assembly lines. As part of Industry 4.0, manufacturers have been using cutting-edge technologies to enhance human-robot collaboration, including Augmented Reality (AR). This project, conducted in collaboration with PICadvanced, aims to analyze primary duties and operational processes within the factory and improve efficiency and speed of repetitive tasks through the use of robots and AR. In a first instance, it is intended to implement a robotic arm that inserts, repositions and transports transceivers (pick and place task) at various points along the production line and, in relation to AR, it is intended to study how the audit processes and technical assistance can be carried out using this tool within the factory’s operational processes. The proposal not only examines potential production areas that can be robotized, but also suggests methods and tools for a human and a robotic arm to work together to complete a task, including the pick and place of a transceiver and its testing.The goal is not only to integrate augmented reality into the company’s processes, but also to create a vision system for a robotic arm that allows it to perform the Pick and Place operation with flexibility.

Nos últimos anos, robôs industriais têm-se tornado um grande foco de investigação, já que os mesmos apresentam grande vantagem numa razão custo eficácia e são altamente personalizados e multi-funcionais, aumentando assim a competitividade das empresas de manufatura. Robôs colaborativos são robôs projetados para auxiliar no trabalho do ser humano, realizando atividades no mesmo ambiente de trabalho e daí também se terem tornado num tema proeminente na investigação. Para investigar o hardware de robôs colaborativos e desenvolver novos sistemas que permitam a execução segura de trabalhos colaborativos entre o ser humano e robôs, é necessário considerar os benefícios que eles trazem para as linhas de montagem. Como parte da Indústria 4.0, os fabricantes têm utilizado tecnologias de última geração para aprimorar a colaboração homem-robô, sendo que, uma dessas tecnologias é a Realidade Aumentada (RA). Este projeto foi realizado em colaboração com a PICadvanced e visa analisar os diferentes fluxos de trabalho e processos operacionais dentro da sua fábrica e melhorar a eficiência e rapidez de tarefas repetitivas através da utilização de robôs e RA. Numa primeira instância pretende-se implementar um braço robótico que insira, reposicione e transporte transceivers (tarefa pick and place) em vários pontos ao longo da linha de produção e, relativamente a RA, pretende-se estudar como é que os processos de auditoria e de assistência técnica podem ser feitas utilizando esta ferramenta dentro dos processos operacionais da fábrica. A proposta não analisa apenas potenciais áreas de produção que podem robotizadas, mas também sugere métodos e ferramentas para um humano e um braço robótico trabalharem juntos para concluir uma tarefa. O objetivo é não só incorporar a realidade aumentada às operações da empresa, como também desenvolver um sistema de visão para um braço robótico, de modo a este, conseguir realizar a operação de Pick and Place de uma forma flexível.