Desenvolvimento de robô manipulador baseado em componentes Bioloid - Sousa, Luís Filipe Reis de (2013)
Os manipuladores industriais são amplamente utilizados em vários domínios de aplicação, tais como soldadura, montagem, pintura e manipulação. O elevado custo associado a estes sistemas de automação, torna-os praticamente imposs íveis de serem adquiridos por entidades educacionais, quer sejam universidades ou escolas pro ssionais; no entanto, estes dispositivos são necessários para apoiar a aprendizagem de actividades na área da robótica. O presente documento descreve as diversas etapas no desenvolvimento de uma aplicação de controlo para um robô manipulador (denominada Educational Manipulator Studio), baseado em kits didáticos, cuja principal nalidade é criar uma plataforma de baixo custo que apoie o ensino de robótica. Esta ferramenta deve apresentar um sistema de controlo exível e permitir ser facilmente melhorada. Na construção do robô manipulador foi selecionado o Bioloid Comprehensive Kit, por ser um kit muito versátil, acessível, relativamente robusto, e que permite ser programado em diferentes linguagens amplamente conhecidas. O robô manipulador desenvolvido neste trabalho é dotado de seis servomotores Dynamixel AX-12 e de várias peças estruturais contidas no kit Bioloid, permitindo criar um manipulador com quatro graus de liberdade e uma garra. O sistema de controlo permite operar o manipulador de forma manual (movendo a posição da garra através da atuação eixo a eixo do manipulador) e elaborar programas de movimento através da programação de trajetórias a efetuar, que posteriormente podem ser executados automaticamente. O software disponibilizado pela ROBOTIS (o fabricante do kit Bioloid ) foi apenas parcialmente utilizado para efetuar pequenos pré-ajustes, como sejam con guração dos identi- cadores dos servomotores. A plataforma de controlo inclui ainda várias opções adicionais que permitem aumentar a interação do utilizador com o manipulador, como seja a facilidade do utilizador em monitorizar e controlar o robô manipulador. Em particular a inclusão do simulador 3D permite emular um tipo de programação o -line do robô. A aplicação desenvolvida, incluindo o robô manipulador, tem sido testada com sucesso em ambiente de aula e apresentada em diversos eventos, nomeadamente na Feira de Educação, Formação, Juventude e Emprego - Quali c@ que decorreu em Abril na EXPONOR (Porto) e na Noite Europeia dos Investigadores sobre a temática Robótica Descodi cada que decorreu no Centro Ciência Viva de Bragança. The industrial manipulators are widely used in industry for several domain applications, such as welding, assembly, painting and manipulation. The high price associated to these automation systems, makes almost forbidden their acquisition by educational entities, such as universities or professional schools; however, they are needed to support the learning activities of robotics topics. This document describes the various stages in the development of a control application for a manipulator robot, based on educational kits, whose main purpose is to create a low-cost platform to support the teaching of robotics topics. This tool should provide a exible control system and allow it to be easily improved. In the construction of the manipulator robot was selected the Bioloid Comprehensive Kit, for being an very versatile kit, accessible, relatively robust and allows to be programmed in diferent languages widly know. The robot manipulator developed in this work is tted with six servomotors Dynamixel AX-12 and various structural components contained in the kit Bioloid, allowing to create a manipulator with four degrees of freedom and a gripper. The control system allows to operate the manipulator in a manually mode (by moving the position of the gripper through the performance axis by axis at the manipulator robot) and elaborate programs of moviment by programming trajectories of the goal positions, which subsequently can run automatically. The software provided by ROBOTIS (the manufacturer of the kit Bioloid ) was only partly used to make small presets, such as setting the identi ers of the servomotors. The control platform also includes several additional options that allow the user to increase the interaction with the manipulator, such as the user's ease in monitoring and controlling the robot manipulator. In particular the inclusion of a 3D simulator can emulate a type of o -line programming of the robot. The developed application, including the manipulator robot, has been successfully tested in a classroom environment and presented in several events, including the Feira de Educação, Formação, Juventude e Emprego - Quali c@ held in April in EXPONOR (Porto) and Noite Europeia dos Investigadores on the theme Robótica Descodi cada ("Decrypted Robotics") held at the Centro Ciência Viva of Bragança.