Development and simulation of a system for centering of industrial manipulators balancers

Despite the availability of robots with high level of productivity, precision and dexterity, large sectors of the manufacturing industry still rely on manual assembly for mass production. In practice many situations occur where as a result of some obstacles, manual assembly is not possible. Such a scenario initiates new challenges and require novel methodologies to preserve worker’s safety and productivity. The goal of this thesis is to develop a simulation of a real scenario, where a worker is shifting some load by use of an industrial manipulator-balancer, with assistance of visual servoing control. In the first few chapters, some general theoretical introduction have been presented. Firstly, the open-chain manipulators are explained in details. Here the concepts of direct kinematics, inverse kinematics, dynamics, which lately are used as base for modeling the manipulator, are introduced. In addition, the image capture, machine vision and visual servoing have been explained. A reference is made in this thesis to a manipulator produced by Indeva, which belongs to the Indeva Liftronic series of intelligent industrial manipulators. Finally the simulation and the results of it are presented, of the industrial manipulatorbalancer where the positioning is done by using the visual servoing control technology. The results of this simulation will be used as basis for imposing a prototype of such manipulator equipped with cameras and sensors, and practically tested in a real scenario.

Nonostante siano disponibili robot con alto livello di produttività, precisione e manualità, ampi settori dell'industria manifatturiera si basano ancora su operazioni manuali per la produzione. Vi sono in pratica numerose situazioni in cui, come conseguenza della presenza di alcuni ostacoli, l’assemblaggio manuale non è possibile. Tale scenario comporta nuove sfide e richiede nuove metodologie per preservare la sicurezza e la produttività dei lavoratori. L'obiettivo di questa tesi è di sviluppare una simulazione di uno scenario reale, in cui un lavoratore sposta un carico utilizzando un manipolatore industriale - bilanciatore, con assistenza di un controllo servo-visivo. Nei primi capitoli si presentano alcuni richiami teorici. Dapprima sono illustrati i manipolatori a catena aperta: sono introdotti i concetti di cinematica diretta, cinematica inversa, dinamica, che successivamente vengono utilizzati come base per la modellazione del manipolatore. In seguito si discutono l'acquisizione delle immagini, la visione artificiale e l’asservimento visivo. Si fa riferimento in questa tesi a un manipolatore prodotto da Indeva, che fa parte alla serie Indeva Liftronic di manipolatori industriali intelligenti. Si presentano infine la simulazione e i relativi risultati del manipolatore industriale di bilanciamento in cui il posizionamento viene eseguito utilizzando la tecnologia di controllo di asservimento visivo. I risultati di questa simulazione potranno essere utilizzati come base per progettare un prototipo di tale manipolatore dotato di telecamere e sensori, testato in uno scenario reale.