Resumo
No espaço do SUDOE existem muitas indústrias estratégicas que lidam com produtos deformáveis, como alimentos, roupas, brinquedos ou artigos de couro. A automação do processamento de produtos deformáveis é muito difícil e dispendiosa e, portanto, muitas tarefas envolvidas são executadas manualmente por operadores humanos. Realizar essas tarefas com robôs melhoraria a competitividade e as condições de trabalho dos trabalhadores. No entanto, as soluções robóticas industriais atuais não são suficientemente adaptáveis para manipular este tipo de produtos. Este projeto propõe cobrir essa falta de inovação no manuseio de objetos deformáveis, definindo, projetando e implementando funcionalidades que permitem aos robôs atuais manipular tais objetos para a produção industrial. A cooperação dos parceiros resultará no desenvolvimento de um sistema multirrobôs que será transferido como um protótipo para demonstrar a aplicação em dois setores industriais paradigmáticos no espaço do SUDOE: processamento de carne e fabricação de calçados.
Definição de problema
A tarefa de manipulação precisa ser descrita em termos de deformação do produto. A percepção contínua da mudança de forma dos objetos deformáveis não pode ser realizada com câmeras clássicas, devido à dificuldade e falta de robustez do rastreamento de deformações 3D com imagens 2D. Então, sistemas de visão ativa são necessários.
Um problema chave é compreender o objeto e controlar o manipulador e a garra de cada plataforma robótica para modificar a forma do objeto, conforme necessário. Muito poucos trabalhos sobre estratégias de controle de forma existem, e eles são limitados em termos de informações de sensores aplicados (controle baseado em marcadores visuais no objeto) e tipos de objetos deformáveis (objetos parecidos com tecidos ou planos na maioria dos casos). As tarefas de montagem com componentes deformáveis requerem informações multimodais (tátil, força e visão para um bom contato) e manuseio de diferentes tipos de objetos deformáveis (especialmente, aqueles com deformações 3D sólidas).
Estratégias de colaboração são necessárias, pois as tarefas complexas exigem mais de um manipulador móvel para estender o espaço de trabalho e manipular cooperativamente o objeto. Em sistemas multi-robôs colaborativos existentes, cada agente desempenha um papel único e os ganhos de desempenho vêm da soma das habilidades dos agentes e sua operação em paralelo. No entanto, eles atualmente não podem mudar seus papéis para se adaptar às mudanças de tarefas nem executar a manipulação colaborativa de objetos deformáveis grandes ou complexos. Além disso, as configurações atuais baseadas em robô são centradas no robô, uma configuração que não é flexível o suficiente quando diferentes tipos de produtos precisam ser manipulados em ambientes não estáticos.
Finalmente, a transferência desta tecnologia para os setores visados no espaço do SUDOE é atualmente dificultada pela falta de esforços adequados de disseminação dos desenvolvedores para as indústrias.
Abordagem
O principal aspecto inovador da proposta é a fusão das capacidades individuais dos parceiros para produzir uma solução de alta tecnologia para um problema industrial prático que limita a competitividade em alguns setores no espaço do SUDOE. A fim de abordar as lacunas identificadas, este projeto propõe uma abordagem em três etapas:
- Identificação de tarefas industriais onde a integração de robôs colaborativos para manipulação de produtos deformáveis pode melhorar a produtividade e as condições de trabalho.
- Após várias tarefas principais terem sido identificadas, um sistema robótico completo (incluindo manipuladores móveis) será desenvolvido de forma modular para sua manutenção, adaptação e integração final. Os principais módulos do sistema serão:
♦ Módulo de definição de tarefa baseada em sensor: Novas técnicas de rastreamento visual de deformação de superfície baseadas em sistemas de visão ativa serão desenvolvidas.
♦ Módulo de controle multi-modal com garra de braço: As estratégias de controle do manipulador robótico combinam várias para manipular objetos deformáveis.
♦ Módulo de planejamento de colaboração multi-robô: em tarefas complexas de manipulação, vários manipuladores móveis colaborativos serão necessários para aumentar a destreza, melhorar a percepção ou ampliar o espaço de trabalho. - Os módulos serão testados de forma independente e combinados em um sistema completo para uma demonstração prática. O software será desenvolvido em middleware de código aberto para melhor interoperabilidade, portabilidade, extensão e manutenção.
Ajuda financeira
O projeto COMMANDIA é parcialmente apoiado pelo Programa Interreg Sudoe e pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER). O orçamento total é 1.257.109 euros.
Período de execução
O projeto será realizado por três anos, de abril de 2018 a março de 2021.