A robotic peg-in-hole assembly task based on 6 DoFs compensation unit

This thesis addresses a critical issue faced by one of Buffoli Transfer S.p.A.'s clients regarding their assembly line station, where cylindrical objects for locking systems need to be accurately inserted into a perforated grid via an industrial robot. The challenge lies in achieving precise alignment of the cylinders within the grid, as imperfect gripping and flawed hole patterns can lead to insertion failures, triggering costly production downtime. To mitigate this issue, the thesis explores the use of a 6-degrees-of-freedom compensation unit with integrated sensor technology by Bosch Rexroth, known as the Smart Flex Effector. The experimental process begins with an analysis of the customer's assembly line station, followed by the identification of potential error sources and the development of resolution strategies. Two main strategies are explored: correction by a tapered probe and direct inspection. The first strategy utilizes a conical probe to detect the correct hole position after a failed insertion, while the second strategy involves inspecting the area around the incorrect point using the cylinder itself. Sensitivity analyses are conducted to optimize parameters related to both strategies. The validation tests ensure the accuracy and effectiveness of the proposed solutions, through workspace validation and parameter optimization. Results demonstrate the feasibility and efficiency of the selected strategies in detecting and correcting insertion failures, thereby minimizing production downtime and ensuring continuous operation of the assembly line. Overall, the thesis project provides a comprehensive approach to address the insertion challenge, culminating in the selection of a strategy endorsed by the client. The choice fell on the direct inspection strategy, since it does not involve the use of an external support and a conical probe, thus allowing the operation to be carried out in a shorter cycle time. Future work involves implementing the results on the client's machine and further exploring the applications of the Smart Flex Effector product in industrial automation.

Questa tesi affronta una problematica critica riscontrata da uno dei clienti di Buffoli Transfer S.p.A. riguardante la loro stazione di linea di assemblaggio, dove oggetti cilindrici per sistemi di bloccaggio devono essere inseriti con precisione in una griglia forata tramite un robot industriale. La sfida consiste nel raggiungere un allineamento preciso dei cilindri all'interno della griglia, poiché una presa imperfetta e schemi di fori difettosi possono causare fallimenti nell'inserimento, innescando costosi tempi di fermo produzione. Per mitigare questa problematica, la tesi esplora l'uso di un'unità di compensazione a 6 gradi di libertà con tecnologia di sensori integrata di Bosch Rexroth, nota come Smart Flex Effector. L’approccio sperimentale si basa sull'analisi della stazione di linea di assemblaggio del cliente, seguita dall'identificazione delle possibili fonti di errore e lo sviluppo di strategie risolutive. Due strategie principali vengono esplorate: correzione tramite tastatore conico e ispezione diretta. La prima strategia utilizza una sonda conica per individuare la corretta posizione del foro dopo un inserimento fallito, mentre la seconda strategia coinvolge l'ispezione dell'area intorno al punto errato utilizzando il cilindro stesso. Vengono condotte analisi di sensibilità per ottimizzare i parametri relativi ad entrambe le strategie. I test di validazione garantiscono l'accuratezza e l'efficacia delle soluzioni proposte, attraverso la convalida dello spazio di lavoro e l'ottimizzazione dei parametri. I risultati dimostrano la fattibilità e l'efficacia delle strategie selezionate nel rilevare e correggere i fallimenti nell'inserimento, riducendo così al minimo i tempi di fermo produzione e garantendo il funzionamento continuo della linea di assemblaggio. Nel complesso, il progetto di tesi offre un approccio esaustivo per affrontare la sfida dell'inserimento, culminando nella selezione di una strategia approvata dal cliente. La scelta è ricaduta sulla strategia di ispezione diretta, dal momento che non comprende l'utilizzo di un supporto esterno e di un tastatore conico, permettendo quindi complessivamente di svolgere l'operazione in un tempo ciclo più breve. Il lavoro futuro prevede di implementare i risultati sulla linea del cliente ed esplorare ulteriormente le applicazioni del prodotto Smart Flex Effector nell'automazione industriale.