Dissertação

{en_GB=Towards Safe Human-Robot Interaction in Industrial Environments} {} EVALUATED

{pt=A possibilidade de operadores e manipuladores industriais partilharem o mesmo espaço de trabalho, ou até a mesma tarefa, abre oportunidades promissoras para aumentar drasticamente a flexibilidade e eficiência dos sistemas de produção. No entanto, a coexistência de operadores e manipuladores industriais apresenta o desafio de garantir a segurança maximizando, simultaneamente, a produtividade do sistema. Este trabalho foca-se no desenvolvimento de uma estratégia de controlo com o objectivo de aumentar a flexibilidade do sistema robótico e melhorar a segurança humana, ao permitir que os operadores se movam com segurança perto de um manipulador industrial dotado de um controlador industrial padrão sem causar a rutura da tarefa atribuída ao manipulador. Considerando os pontos fortes e fracos dos controladores industriais padrão, este trabalho também se foca em projectar uma arquitetura de hardware e software que explore as potencialidades da linguagem de programação do controlador e as funde com o uso de sensores e software externos. Desta forma, dota-se o controlador industrial padrão com as ferramentas necessárias para garantir uma interação segura entre os operadores e o manipulador industrial. Os resultados da implementação prática da estratégia de controlo, utilizando a arquitectura de hardware e software projetada, evidenciam a eficácia e a viabilidade da abordagem proposta. Esta arquitetura contém um manipulador ABB IRB140 dotado por um controlador industrial IRC5. Contém também uma Kinect responsável pelo rastreamento humano e um computador externo que comunica com o controlador IRC5 via TCP/IP. , en=The possibility of human operators and industrial manipulators sharing the same workspace or even the same task opens new promising opportunities to drastically increase the flexibility and efficiency of the production systems. Nevertheless, the coexistence of humans and robots brings out the challenge of ensuring human safety while maximizing the system productivity. This thesis focuses on developing a safety-oriented control strategy that can increase the robotic system flexibility and enhancing human safety during HRI in industrial environments, by allowing the human users to safely move near a typical industrial manipulator endowed by a standard industrial controller without causing the disruption of the manipulator task. Considering both strengths and weaknesses of standard industrial controllers, this thesis also focuses on designing a hardware-software architecture that exploits the potentialities of the high-level programming language of the industrial controller and merges them with the use of external sensors and software, thus endowing the standard industrial controller with the required tools to ensure a safe interaction between the industrial manipulator and the human users. Several experiments of the safety-oriented control strategy have been carried out by exploiting the hardware-software architecture designed, demonstrating the effectiveness and the feasibility of the approach proposed. This architecture contains an ABB IRB140 manipulator endowed by an IRC5 industrial controller. It also contains a Kinect sensor responsible for human tracking and an external computer that communicates with the IRC5 controller via TCP/IP. }
{pt=Interacção Humano-Robô, Controlador industrial padrão, Segurança humana, Estratégia de controlo, Interpolação temporal da trajectória, Movimento evasivo, en=Human-Robot Interaction, Standard industrial controller, Human safety, Safety-oriented control strategy, Trajectory scaling, Evasive motion}

Julho 2, 2018, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Jorge Manuel Mateus Martins

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado