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54 p. -- Bibliogr.: p. 53-54 [ES] En este proyecto se realiza el diseño mecánico de la implementación de un brazo robot comercial en una cadena de montaje de vehículos donde por la parte inferior de los mismos se aprietan una serie de tornillos a su par correspondiente. A lo largo del documento se determinará en primer lugar dónde será implementado el diseño con el fin de descubrir las limitaciones existentes y a continuación se procederá a realizarlo. Posteriormente, se analizarán ciertas partes conflictivas a través de cálculos tantos estáticos como a fatiga de tal forma que se pueda comprobar que es un diseño válido para cumplir el objetivo propuesto. Debido a que el brazo robot implementado será un modelo comercial y no fabricado a medida, serán examinados varios tipos y se determinará el que mejor se adapte a las funciones a realizar, así como su modelo comercial concreto. [EN] In this project, the mechanical design of the implementation of a commercial robot arm in a vehicle assembly line where a set of bolts are torqued to spec from behind the vehicles is done. Throughout the document, firstly it will be determined where the design is going to be implemented in order to discover the existing limitations and then it will be carried out. Subsequently, certain conflicting parts will be analyzed using both static and fatigue calculations so it can be check that the design is valid to achieve the proposed goal. Due to the fact that the implemented robot arm will be a commercial model and not custom made, several types will be examined and the one that best suits the functions to be performed will be determined, as well as its specific commercial model.

S'ha de realitzar l'adaptació del procés que verifica el correcte assemblatge d'un component per a vehicles, el qual es produeix en una línia de muntatge. La peça a revisar és l’HVAC (Heating, Ventilating, Air Conditioned), element encarregat de la ventilació de, en aquest cas, un cotxe de la marca Renault. L'adaptació és necessària a causa de la demanda del client de produir cotxes amb el volant a la dreta, a part dels quals el tenen a l'esquerra, referencies que ja s'assemblaven anteriorment. Atès que ja existia un procediment per a revisar els altres tipus de peces, se'm va imposar el requeriment d'haver d'emprar els equips que ja estaven implementats en la línia de muntatge, reduint així el màxim possible les despeses. Abans d'iniciar el procés d'adequació per a les noves referències, vaig haver d'adquirir un alt coneixement relatiu a tot el que envolta als sistemes de verificació que estaven establerts. Coneixent en profunditat aquests equips, juntament amb tots els elements que els conformen, així com els programes emprats per a controlar uns certs aspectes de les comprovacions, vaig poder disposar-me a plantejar el procediment a seguir. Les modificacions es poden dividir en dos grans grups: les relatives al sistema de robot de revisió i les que concerneixen la taula de verificació. Cada estructura valida un subconjunt del producte final i, encara que el seu propòsit és similar, les diferències en les seves característiques fan que sigui preferible realitzar i explicar la seva adaptació de manera independent. Després d'establir les noves eines de comprovació i d’haver fet totes les modificacions necessàries en els equips, per tal de mostrar els resultats el més clar possibles, es va iniciar una producció de baixos volums per a verificar el correcte funcionament de tots els components de la línia. Durant aquest període de temps, vaig poder acabar d'ajustar diversos rangs d'acceptació i efectuar millores per solucionar problemes que anaven sorgint en el dia Se debe realizar la adaptación del proceso que verifica el correcto ensamblaje de un componente para vehículos, el cual se produce en una línea de montaje. La pieza a revisar es el HVAC (Heating, Ventilating, Air Conditioned), elemento encargado de la ventilación de, en este caso, un coche de la marca Renault. La adaptación es necesaria debido a la demanda del cliente de producir coches con el volante a la derecha, aparte de los que lo tienen a la izquierda, cuyas referencias ya se ensamblaban anteriormente. Dado que ya existía un procedimiento para chequear los otros tipos de piezas, se me impuso el requerimiento de tener que emplear los equipos que ya estaban implementados en la línea de montaje, reduciendo así lo máximo posible los gastos. Antes de iniciar el proceso de adecuación para las nuevas referencias, tuve que adquirir un alto conocimiento relativo a todo lo que rodea a los sistemas de verificación que estaban establecidos. Conociendo en profundidad estos equipos, juntamente con todos los elementos que los conforman, así como los programas empleados para controlar ciertos aspectos de las comprobaciones, pude disponerme a plantear el procedimiento a seguir. Las modificaciones se pueden dividir en dos grandes grupos: las relativas al sistema de robot de revisión y las que conciernen a la mesa de verificación. Cada estructura valida un subconjunto del producto final y, aunque su propósito es similar, las diferencias es sus características hacen que sea preferible realizar y explicar su adaptación de forma independiente. Tras establecer las nuevas herramientas de chequeo y haber hecho todas las modificaciones necesarias en los equipos para que se muestren los resultados lo más claro posibles, se inició una producción de bajos volúmenes para verificar el correcto funcionamiento de todos los componentes de la línea. Durante este periodo de tiempo, pude acabar de ajustar diversos rangos de aceptación y efectuar mejoras a problemas que iban surgiendo en el The process for verifying the correct assembly of vehicle components produced on an assembly line must be adapted. The part to be checked is the HVAC (Heating, Ventilating, Air Conditioned), an element responsible for the ventilation of, in this case, a Renault car. The adaptation is necessary because of the customer’s demand to produce cars with the right-hand drive, apart from those with the left-hand drive, whose references were already assembled before. Since there was already a procedure for checking the other types of parts, I was required to use the equipment that was already installed on the assembly line, thus minimizing costs. Before starting the process of matching the new benchmarks, I had to acquire a high level of knowledge of everything surrounding the verification systems that were in place. Having an in-depth knowledge of these components, together with all their elements, and of the software used to monitor certain aspects of the checks, I was able to set out the procedure to be followed. The modifications can be divided into two main groups: those concerning the final inspection robot system and those concerning the verification table. Each structure validates a subset of the final product and, although its purpose is similar, the differences in its characteristics make it preferable to perform and explain its adaptation independently. After establishing the new testing tools, and making all the necessary modifications to the equipment to make sure that the results are shown as clearly as possible, a low-volume production was started to verify the correct functioning of all components of the line. During this period of time, I was able to fine-tune various acceptance ranges and make improvements to problems that were emerging on a day-to-day basis.

[ES] En el presente trabajo se realiza el diseño de un prototipo de brazo y antebrazo automatizados con una relación precio-peso óptimo cuyos componentes sean de un sencillo acceso. Dicho brazo debe proporcionar los parámetros adecuados para su funcionalidad que consta de una velocidad angular de 0.792 rad/s, una aceleración angular de 0.595 rad/s^2 y finalmente un par de 3.08 Nm. Además, se realiza una búsqueda de varios métodos de creación de prototipos que se adecuen a los objetivos planificados, observando las ventajas y desventajas de cada método con relación al proyecto. Posteriormente se elegirá el método adecuado para la creación del prototipo y se indagará en el posible desarrollo mediante infusión de resina. El diseño del prototipo y moldes se efectúan mediante el software de diseño CAD/CAM en la nube llamado FUSION 360 que aporta el diseño industrial y mecánico. El diseño 3D se generará aplicando el método elegido durante la recopilación de información de los diferentes métodos de fabricación explicando los pasos a seguir., [EN] This project designs an auntomed arm and forearm prototype with an optimal price-weight ratio, whose components are easily to access. The arm must provide the appropriate parameters for its functionality consisting of an angular velocity of 0.792 rad/s, an angular acceleration of 0.595 rad/s^2 and finally a torque of 3.08 Nm, the components will be obtained from an engine catalog. In addition, a search is made for various prototyping methods that fit the planned objectives, nothing the advantages and disadvantages of each method in relation to the project. Subsequently, the appropriate method for the creation of the prototype will be chosen and the possible development by means of resin infusion will be investigated. The design of the prototype and plans are made using the CAD/CAM design software in the cloud called FUSION 360 that provides industrial and mechanical design. The 3D desing will be generated with the method chosen during the collection of information on the different manufacturing methods and explaining the steps to follow.

[ES] En este Trabajo de Fin de Grado se ha diseñado y fabricado un brazo robótico, tal y como se indica en el título. Para ello se ha comenzado por la selección de los componentes, en el que se ha optado por utilizar 6 servos, lo cual le da esos 6 grados de libertad al brazo robótico. Por otra parte, los motores (y el brazo) se controlan mediante dos joysticks. La placa y el lenguaje en el que se ha decidido programar es Arduino. En segundo lugar, se ha procedido a diseñar las partes que forman el brazo en el programa de diseño 3D, Solidworks. Para la fabricación de las piezas que forman el robot, se ha optado por fabricación en impresora 3D. El ensamblaje de estas partes con el resto de los componentes se ha hecho utilizando materiales de uso común y herramientas de alcance general. Se han realizado pruebas tanto con el software como con los componentes, lo que ha determinado también la elección o inclusión de nuevos componentes acordes a las necesidades, que han variado desde la idea inicial. En estas pruebas también se ha visto la necesidad de incluir una fuente de alimentación externa más potente para poder mover los 6 servos al mismo tiempo. La finalidad de este proyecto es crear un brazo robótico en su totalidad a partir de conocimientos básicos y semi-avanzados de la robótica, fabricación e impresión 3D, diseño de las partes en 3D y elección de componentes adecuados y comunes de uso extendido., [EN] In this Final Degree Project, a robotic arm has been designed and manufactured, as indicated in its title. For this purpose, the project has started with the selection of the components, choosing to use 6 servos, which gives these 6 degrees of freedom to the robotic arm. On the other hand, the motors (and the arm) are controlled by two joysticks. The plaque and the language in which it has been decided to program is Arduino. Secondly, we have proceeded to design the parts that form the arm in the 3D design program, Solidworks. To manufacture the parts that make up the robot, we have opted for manufacturing in 3D printer. The assembly of these parts with the rest of the components has been done being able to use materials of common use and tools of general scope. Tests have been carried out both with the software and with the components, and even determined the choice or inclusion of new components according to the needs, which have varied from the initial idea. These tests have also seen the need to include a more powerful external power supply to be able to move all 6 servos at once. The purpose of this project is to create a robotic arm in its entirety from basic and semi-advanced knowledge of robotics, 3D manufacturing and printing, design of 3D parts and selection of suitable and common components of extended use., [CA] En aquest Treball de Fi de Grau s'ha dissenyat i fabricat un braç robòtic, tal com s'indica en el títol d'aquest. Per això s'ha començat per la selecció dels components, en què s'ha optat per utilitzar 6 servos, la qual cosa li dóna aquests 6 graus de llibertat al braç robòtic. D'altra banda, els motors (i el braç) es controlen mitjançant dos joysticks. La placa i el llenguatge en el qual s'ha decidit programar és Arduino. En segon lloc, s'ha procedit a dissenyar les parts que formen el braç en el programa de disseny 3D, Solidworks. Per a la fabricació de les peces que formen el robot, s'ha optat per fabricació en impressora 3D. L'acoblament d'aquestes parts amb la resta dels components s'ha fet utilitzant materials d'ús comú i eines d'abast general. S'han realitzat proves tant amb el programari com amb els components, i determinat també l'elecció o inclusió de nous components acords a les necessitats, que han variat des de la idea inicial. En aquestes proves també s'ha vist la necessitat d'incloure una font d'alimentació externa més potent per poder moure als 6 servos a el mateix temps. La finalitat d'aquest projecte és crear un braç robòtic en la seva totalitat a partir de coneixements bàsics i semi-avançats de la robòtica, fabricació i impressió 3D, disseny de les parts en 3D i elecció de components adequats i comuns.

[ES] Este trabajo es la continuación de un TFM previo, realizado por el masterando José Mulet, en el que se diseñó un brazo robot portátil para asistencia a discapacitados. La función del brazo robótico es la asistencia de un paciente que no puede mover su propio brazo en la vida cotidiana. El paciente debe tener la posibilidad de ponerse y quitarse el brazo robot sin ayuda de otras personas. Cabe resaltar que se trata de un minusválido que no tiene la posibilidad de utilizar las manos. El objetivo de este TFM es el diseño de un "chaleco" que sostenga el brazo, así como del sistema para poder quitárselo. El chaleco debe ser capaz de soportar el brazo robótico, las baterías, las unidades de potencia de los motores, etc. Debe ser ergonómico. Debe ser lo más ligero y cómodo posible. A parte del chaleco, es necesario un sistema de soporte donde el paciente lo pueda dejar cuando no lo necesita., [EN] Due to the master thesis written by José Antonio Mulet Alberola, in which he designed and built a robot arm for disabled people, the project coordinator Ranko Zotovic gave me the opportunity to design a support to carry it. The main goal was to create a kind of vet for the users in which we could integrate the power and control elements for the robot arm. In addition, the users should be able to go inside and outside of the vet without other person help. The solution should be ergonomic and as lightest as possible. Therefore, we came up with the idea of designing a system that could be adapted to the size of different people. In that way, we won´t need to redesign or adjust the size of every part if other person needs to use it. The first prototype will go to a person that suffers “Fail Arm”. It doesn´t allow him to use his arms, so he cannot perform basic tasks as take the food from the fridge or drink water.

[ES] En el siguiente trabajo fin de máster se expone un proyecto de ingeniería el cual consiste en un proyecto de diseño y puesta en marcha de una instalación de mecanizado, clasificación y embalaje completamente automatizada. El proyecto incluirá la definición del proceso, selección de los elementos y maquinaria necesaria, así como los actuadores y sensores. Finalmente se desarrollarán todos los programas necesarios para el funcionamiento de la instalación, incluyendo los interfaces HMI necesarios para un correcto funcionamiento del sistema. Asimismo, se desarrollará una herramienta de validación de la solución aportada desarrollando una simulación de la planta., [CA] En el següent treball fi de màster s'exposa un projecte d'enginyeria el qual consisteix en un projecte de disseny i posada en marxa d'una instalació de mecanitzat, classificació i embalatge completament automatitzada. El projecte inclourà la definició del procés, selecció dels elements i maquinària necessària, així com els actuadors i sensors. Finalment es desenvoluparan tots els programes necessaris per al funcionament de la instal·lació, incloent les interfícies HMI necessaris per a un correcte funcionament de sistema. Així mateix, es desenvoluparà una herramienta de validació de la solució aportada desenvolupant una simulació de la planta., [EN] In the following master's thesis, an engineering project is presented, which consists of a design project and commissioning of a fully automated machining, sorting and packaging facility. The project will include the definition of the process, selection of the elements and necessary machinery, as well as the actuators and sensors. Finally, all the programs necessary for the installation will be developed, including the HMI interfaces necessary for the correct operation of the system. Also, a validation tool for the solution provided will be developed by developing a simulation of the plant.

[ES] En el día de hoy los manipuladores como pueden ser brazos robóticos están en pleno auge en industrias como es la del automóvil. Podemos llegar a ver como “nos sustituyen por una máquina” esto es debido a que son más rápidas, más precisas y así es.Además, nos evitan de trabajos forzosos y peligrosos.Simplemente tenemos que ir en la dirección en la que la vida del ser humano sea más cómoda.Como comentábamos, es dura la imagen de como miles de personas se quedan sin empleo, aunque si en realidad pensamos más allá ¿quién diseña y fabrica este tipo de máquinas? Hay un gran sector al que se dedican miles de personas. El diseño de una máquina lleva mucho esfuerzo y conocimientos necesarios en diferentes ámbitos como esla electrónica, mecánica, matemática, etc.Actualmente, las cadenas de montaje forman casi la totalidad de una empresa como puede ser el automóvil. Donde este producto llega desde poner un tornillo a la soldadura de la carrocería de un coche.Estos manipuladores mecánicos o brazos mecánicos aparecen debido a necesidades en el mundo de la industria los cuales llegan a ser muy precisos gracias a microcontroladores como puede ser Arduino.La selección de este proyecto es la visión de uno de esos brazos robóticos, pero a pequeña escala por tema de costes en el proyecto. Por otro lado, a la hora de la elección de la base del funcionamiento es Arduino ya que es una plataforma abierta en la cual únicamente compras el hardware diseñado por la empresa y ellos te ofrecen el software libre de coste. Además, ofrece grandes exactitudes como microcontrolador. En el momento de la elección de los motores del brazo robótico, llaman la atención motores paso a paso ya que tienen errores inferiores al 5% y son duraderos ya queno disponen contacto de escobillas.

En el presente Trabajo Fin de Máster se realiza la implementación de algoritmos de control visual para un robot KUKA. Para ello, en primer lugar, se revisan las bases teóricas sobre control visual. Se presenta la arquitectura de este tipo de sistemas atendiendo a distintos factores: la posición de la cámara respecto del robot, el control en bucle abierto o cerrado, la utilización o no de un controlador interno del robot y el espacio de definición de las características visuales (2D o 3D). A continuación, se presentan los algoritmos clásicos de control visual: Image-Based Visual Servoing (IBVS) y Position-Based Visual Servoing (PBVS); así como uno de los algoritmos avanzados: Hybrid Visual Servoing (HVS). Posteriormente, se repasan los fundamentos matemáticos necesarios para poder llevar a cabo la implementación de estos algoritmos. Una vez revisada la teoría, se realiza la implementación en MATLAB y se comprueba su validez simulando el posicionamiento 3D de un robot industrial con respecto a un objeto mediante cada una de las técnicas de control visual anteriores. Además, se describe el comportamiento del algoritmo tras la simulación, haciendo hincapié en el tipo de trayectorias descritas tanto por las características del objeto en la imagen como de la cámara en el espacio Cartesiano, amén de las causas que lo conducen al fallo. Finalmente, se implementan dichos algoritmos en un robot real KUKA y se realizan una serie de experimentos para comprobar la validez de las simulaciones y comparar los resultados obtenidos en la plataforma experimental con los obtenidos en simulación., In this Master Thesis the implementation of visual servoing algorithms for a KUKA robot is carried out. At first, the theoretical basis about visual servoing is reviewed. The architecture of this type of systems is showed according to several factors: the camera position relative to the robot, the control loop set up (open or close), whether the own robot joint controller is used or not and the space where the visual features are defined (2D or 3D). Afterwards, classical visual servoing algorithms are presented: Image-Based Visual Servoing (IBVS) and Position-Based Visual Servoing (PBVS); as well as an advance algorithm: Hybrid Visual Servoing (HVS). Later, the necessary fundamental mathematics to perform the implementation of these algorithms are reviewed. Once the theory is reviewed, the implementation in MATLAB is carried out and its validity is checked by simulating the 3D positioning of an industrial robot with respect to an object using each of the previous visual servoing techniques. In addition, the behaviour of the algorithm is described after the simulation, emphasizing the type of trajectory traced by the object features in the image plane and the camera in the Cartesian space, and the causes that lead to the failure. Finally, these algorithms are implemented in a real KUKA robot and a series of experiments are performed to check the validity of the simulations and to compare the experimental results with those obtained under simulation.

Piston-rod assembling process is automated by using two robot arms. The piston and the rod are assembled with bolt. Pieces are identified using a computer vision system based on Sherlock7 software. Comunications between computer vision system and robots arms is done using a TCP / IP connection. An ABB IRB 140 robot will pick up the components and place them on its respective platform, while an UR3 of Universal Robots will be in charge of assembling., Se propone el desarrollo de la automatización de un proceso de ensamblaje de partes de un motor mediante dos brazos robot. Las piezas a ensamblar serían, un pistón y una biela, que irían ensambladas mediante un bulón. Se realiza una identificación de piezas mediante el software Sherlock7 y llevar a cabo una conexión vía TCP/IP con el primer brazo robot. El primer robot recogerá los componentes y los colocará en su respectiva plataforma, mientras que el segundo robot será el encargado de realizar el ensamblaje. Se propone utilizar el robot IRB 140 de ABB como primer robot y el robot UR3 de Universal Robots como segundo robot.

[ES] El proyecto consta del diseño de distintos sistemas mecánicos que conformarán un banco en el que se podrán desarrollar una serie de prácticas de programación del robot Mitsubishi RV-M1. Se pretende simular los diversos sistemas que se presentan en la industria para implantar los robots en los procesos industriales., [EN] The project consists of the design of various mechanical systems that make up a bank where you can develop a number of practical programming robot Mitsubishi RV-M1. It is intended to simulate the various systems that arise in the industry to introduce robots in industrial processes.

La optimización de la trayectoria de movimientos seguida por un robot en una cadena de montaje desemboca de manera natural en el problema económico de Weber, en el que las distancias empleadas dependen de la forma de movimiento del brazo robot. Si se supone que posee dos motores de la misma velocidad para moverse en las direcciones de los ejes x e y pero que no pueden activarse de forma simultánea, entonces es necesario utilizar la distancia asociada a la norma l1. Otras consideraciones sobre los motores conducen a la utilización de casos particulares de normas poliédricas (por ejemplo, si los motores del robot funcionan de forma simultánea, el movimiento se modeliza con la norma l1). Se presentan en el trabajo algoritmos sencillos de resolución del problema de Weber con normas poliédricas en general y con la norma l1 en particular, así como su adaptación al caso práctico de la cadena de montaje.

En este artículo se presenta una plataforma formada por un brazo robot de 5 grados de libertad y una pinza robot de 1 sólo grado de libertad, con superficies táctiles. Este sistema obtiene, en tiempo real, las distribuciones de presión cuando un objeto ha sido agarrado, produciendo una realimentación del control de la posición y fuerza.