1,568 research outputs found

    Developing a low-cost beer dispensing robotic system for the service industry

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    As the prices of commercially available electronic and mechanical components decrease, manufacturers such as Devantech and Revolution Education have made encoded motor controller systems and microcontrollers very accessible to engineers and designers. This has made it possible to design sophisticated robotic and mechatronic systems very rapidly and at relatively low cost. A recent project in the Autonomous Systems Lab at Middlesex University, UK was to design and build a small, automated, robotic bartender based around the 5 litre Heineken 'Draughtkeg' system, which is capable of patrolling a bar and dispensing beer when signalled to by a customer. Because the system was designed as a commercial product, design constraints focused on keeping the build cost down, and so electronic components were sourced from outside companies and interfaced with a bespoke chassis and custom mechanical parts designed and manufactured on site at the University. All the programming was conducted using the proprietary BASIC language, which is freely available from the PicAXE supplier at no cost. This paper will discuss the restrictions involved in building a robot chassis around 'off-theshelf' components, and the issues arising from making the human-machine interaction intuitive whilst only using low-cost ultrasonic sensors. Programming issues will also be discussed, such as the control of accuracy when interfacing a PicAXE microcontroller with a Devantech MD25 Motor Controller board. Public live testing of the system was conducted at the Kinetica Art Fair 2010 event in London and has since been picked up by websites such as Engadget.com and many others. Feedback on the system will be described, as well as the refinements made as a result of these test

    Remotely controlled industrial robotic arm and simulation of automated thermal furnace

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    The right execution of controllers ensures the correct analysis of information, generating efficient results and better optimizing the system. In this report, two controllers were designed. Firstly, a remotely controlled robotic arm, since there are no such type commercially available controllers. Moreover, robotic platforms are costly, so students and researchers are often unable to learn the concepts of programming industrial robots. This project makes a non-destructive, remotely-controlled robotic arm to better teach students and researchers about programming and control of robotic arms. Secondly, simulation of an automated thermal furnace for ArcelorMittal on SIMULINK, which is used for the annealing process of steel strip. The annealing process requires heating and cooling of the strip within a short duration to make metals more workable and to improve the ductility, resistance and hardness. The proposed simulation project for ArcelorMittal is used to virtually demonstrate the annealing process of a furnace

    3D Printed Soft Robotic Hand

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    Soft robotics is an emerging industry, largely dominated by companies which hand mold their actuators. Our team set out to design an entirely 3D printed soft robotic hand, powered by a pneumatic control system which will prove both the capabilities of soft robots and those of 3D printing. Through research, computer aided design, finite element analysis, and experimental testing, a functioning actuator was created capable of a deflection of 2.17” at a maximum pressure input of 15 psi. The single actuator was expanded into a 4 finger gripper and the design was printed and assembled. The created prototype was ultimately able to lift both a 100-gram apple and a 4-gram pill, proving its functionality in two prominent industries: pharmaceutical and food packing

    Modular Robotic Arm

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    The following paper describes the process and results undertaken to create a modular robotic arm system. The intent of the project was to create a low cost modular robotic arms system with features seen in more expensive systems as such a product does not exist on the market today. By following a systems engineering approach, our team was able to develop a modular robotic joint in an attempt to fill this market gap

    Designing a Robotic Arm for Moving and Sorting Scraps at Pacific Can, Beijing, China

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    In modern industry, innovation by automating processes provides companies with competitive advantages in speed, efficiency, and production value. This Major Qualifying Project studied the potential of a robotic, palletizing arm to help Pacific Can Company Ltd. replace their manpower-driven operation of moving and stacking unpainted and painted blocks of scrap metal. Focus areas of the project included work area design, block distinction, alarm systemization, as well as robotic arm and end of arm tool selection

    Designing a Robotic Arm for Moving and Sorting Scraps at Pacific Can, Beijing, China

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    In modern industry, innovation by automating processes provides companies with competitive advantages in speed, efficiency, and production value. This Major Qualifying Project studied the potential of a robotic, palletizing arm to help Pacific Can Company Ltd. replace their manpower-driven operation of moving and stacking unpainted and painted blocks of scrap metal. Focus areas of the project included work area design, block distinction, alarm systemization, as well as robotic arm and end of arm tool selection

    Chess Robot

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    ME450 Capstone Design and Manufacturing Experience: Winter 2021The Chess Robot is designed to be an autonomous robotic arm that is able to compete in a chess match against a human. The robot moves their own pieces and captures the opponent’s pieces in efforts to win a standard game of chess. Robotic arms that play chess have been created before, but are either industrial grade and expensive or very cheap/homemade and slow. This project aimed to create a functional chess robot that maximizes speed at a relatively low cost. It was also designed with potential for mass manufacturing in mind. With additional design and development, the skill of the robot should be easily changed, since the software is easily customized; thus, as the player improves, so will the robot. There will also be an opportunity to play chess against other humans through two intermediary robots or for one player to play while making use of an online chess platform. This feature, if fully developed, will enable chess instructors to play with children and not be limited by geographical proximity, further expanding the reach of chess education.Student Sponsor: UM Mechanical Engineering departmenthttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/167650/1/Team_5-Chess_Robot.pd

    Development of an exoskeleton model in a neurorehabilittion perspective

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    Tese de mestrado integrado, Engenharia Biomédica e Biofísica (Engenharia Clínica e Instrumentação Médica) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017A locomoção é uma tarefa de grande importância na vida das pessoas. Ainda que pareça uma tarefa simples, andar é um exercício complexo que envolve controlo nervoso a fim de ativar os músculos e criar um movimento coordenado. Embora exista variabilidade natural nos padrões de marcha de indivíduos saudáveis, é possível definir um padrão “normal”. O mínimo distúrbio a nível neuromuscular que afete a marcha de um individuo resulta na perturbação da qualidade de vida do mesmo, podendo mesmo condicionar a sua independência. Paralisia Cerebral, Esclerose Lateral Amiotrófica e Parkinson são algumas das doenças que podem afetar o padrão normal da marcha. Outra condição que pode desencadear alterações é o Acidente Vascular Cerebral (AVC), de acordo com a com a Organização Mundial de Saúde, cerca de 15 milhões de pessoas em cada ano sofrem um AVC, das quais 50% sofrem alterações da marcha não permanentes. Cada uma das condições mencionadas provoca alterações diferentes à marcha normal permitindo a definição de padrões de marcha de acordo com a condição que os afeta. Por norma, o tratamento mais utilizado para distúrbios da marcha é reabilitação motora que consiste na realização repetida de exercícios que permitem a estimulação dos músculos de forma a que voltem a estar ativos. Ao longo do tempo as técnicas de reabilitação motora foram evoluindo e recentemente a engenharia uniu-se à medicina para originar uma nova área: a Reabilitação Robótica. Esta área faz uso de tecnologias robóticas com o objetivo de proporcionar um tratamento mais personalizado e adequado a cada paciente, beneficiando assim quer o paciente, quer os terapeutas. Embora ainda esteja em crescimento, esta área tem já demonstrado um grande potencial. O Exoesqueleto é um dispositivo robótico que começou por ser usado em fins militares de forma a aumentar a capacidade que cada soldado carrega, é agora bastante utilizado na Reabilitação Robótica. Este dispositivo estimula o paciente a andar e vai apoiando conforme necessário, respondendo ao paradigma ajudar tanto quanto necessário, ou seja, o dispositivo ajuda o paciente a caminhar, dando-lhe apenas o impulso necessário para que este consiga prosseguir, tendo como objetivo final deixar de ser necessário enviar este impulso. Este procedimento é determinado pela estrutura de controlo do exosqueleto que consiste na estratégia que rege e define o comportamento do dispositivo robótico de acordo com a informação que os sensores do mesmo lhe fornecem. Por exemplo, existem controlos de posição, em que o exosqueleto conhece uma trajetória de padrão normal e ajusta a posição do paciente mediante a diferença que deteta entre a posição dita atual e a posição de referência. A estratégia de controlo desempenha também um papel muito importante no âmbito da Reabilitação Robótica, é claro que os pacientes beneficiam de terapias o mais personalizadas possível, no entanto, o desenvolvimento de uma estratégia de controlo é um processo moroso e que envolve recursos. Uma possível solução para esta limitação é a simulação, que consiste na imitação de um processo ou sistema do mundo real em função do tempo, sendo usado para processos de otimização, testes, treinos e engenharia de segurança. Tendo isto em conta, simulação seria uma forma rápida e económica de estudar novas estratégias de controlo ou até otimizar já existentes. O objetivo deste trabalho consistiu em desenvolver um modelo capaz de realizar simulações de um exosqueleto, mais especificamente do exosqueleto H1, desenvolvido ao abrigo do projeto HYPER. Este modelo foi desenvolvido em OpenSim, um simulador de uso livre desenvolvido pelo National Center for Simulation in Rehabilitation Research (NCSRR), Stanford University, USA. Este simulador é usado maioritariamente para projetos na área da biomecânica com especial enfoque para o estudo do comportamento de sistemas músculo-esqueléticos. Primeiramente, foi efetuado um estudo intensivo sobre padrões de marcha, de forma a perceber quais as condições que podem afetar a marcha de um individuo. Este estudo apresenta a definição de alguns padrões de marcha como: (1) Padrão Normal, (2) Padrão Hemiplégico, causado por AVC, (3) Padrão Diplégico, causado por Paralisia Cerebral, (4)Padrão Neuropático, causado por Esclerose Lateral Amiotrófica, (5) Padrão Miotrófico, causado por Distrofia Muscular, (6)Padrão Parkinsoniano, causado pela doença de Parkinson. Além disto, foi realizada uma pesquisa bibliográfica de forma a conhecer o estado da arte das estratégias de controlo usadas na área de Reabilitation Robótica. Conhecer as características de um padrão de marcha, bem como dos controladores existentes é importante na medida em pode ser interessante desenvolver estratégias de controlo de acordo com o padrão de marcha ou pelo menos conhecer que padrões se devem ajustar para uma terapia mais eficaz de acordo com a condição que afeta o paciente. A construção deste modelo iniciou-se no SolidWorks, um software de desenho assistido por computador, onde o sistema foi modelado de acordo com as propriedades físicas do H1, seguindo-se modelação por código em XML. Após a construção, o modelo foi validado. Para efetuar esta validação foram efetuadas provas estáticas e em movimento com o exosqueleto, tendo sido recolhidos os seguintes dados: ângulos e momento de cada articulação. Os momentos recolhidos nestas provas foram depois comparados com os momentos calculados com a ferramenta Inverse Dynamics do OpenSim, que usou como dados de entrada os ângulos de cada articulação. O modelo construído, denominado Exoskeleton, foi depois integrado num novo modelo em conjunto com um modelo já disponível na base de dados OpenSim, o 3DGait2392. A junção destes modelos deu origem ao ExoBody, um modelo que permite estudar a interação entre o dispositivo robótico e o paciente. Apesar de este modelo não ter passado por um processo de validação análogo ao do Exoskeleton, foi usado para um pequeno estudo de marcha onde se comparou a marcha de um individuo saudável com um paciente de AVC com e sem o uso do exosqueleto. Para a realização deste estudo foram utilizados data sets disponíveis online na base de dados OpenSim, estando já preparados para ser usados como dados de entrada das ferramentas Inverse Kinemaitcs e Inverse Dynamics. A Inverse Kynematics é uma ferramente que calcula para cada instante de tempo a posição do modelo que melhor corresponde à posição experimental, sendo esta determinada por marcadores por norma colocados na pele do individuo em estudo. A Inverse Dynamics, por sua vez, determina as forças generalizadas responsáveis por um determinado movimento em cada articulação. Ambos os modelos construídos são capazes de realizar simulações no OpenSim sem gerar erros de sistema e dentro de tempos computacionais considerados normais. Tal como esperado, a comparação entre os dados experimentais e os dados simulados referentes ao modelo Exoskeleton foram concordantes e por isso o modelo foi validado com sucesso. Considerando o ExoBody model, os resultados apresentados evidenciam diferenças entre os padrões de marcha e também é possível verificar diferenças aquando do uso do exosqueleto ou sem o mesmo. Posto isto, é possível concluir que os objetivos deste trabalho foram alcançados com sucesso uma vez que se desenvolveu o modelo que permite a simulação do exosqueleto bem como a sua personalização, adição de componentes como atuadores ou controladores. É importante referir que o modelo Exoskeleton tem algumas limitações, nomeadamente referentes ao design do mesmo que poderá ser melhorado. Partindo deste trabalho, novos desafios podem ser enfrentados na perspetiva de continuar a melhorar e abrir horizontes na Reabilitação Robótica, nomeadamente, seria importante fazer uma validação do ExoBody incluindo um estudo de forças de reação.Locomotion plays a very important role in a person’s life. Although healthy individuals show natural variability in gait patterns, it is possible to define an acceptable pattern for “normal gait”. However, some pathologies as Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS), Spinal Cord Injury (SCI), Stroke or others can induce abnormal gait patterns that can limit the life of a person, making him/her dependent of others and consequently reducing his/hers quality of life. Robotics rehabilitation therapies are a growing solution that intends to revert or diminish the impairments in gait. The use of robotic devices, such as exoskeletons, cover some limitations of the traditional therapeutic methods, which is a great benefit for both patients and therapists. Furthermore, the application of an adequate treatment in these patients can be improved with the understanding of how the pathology affects the individual and through the development of specific solutions for each patient. Nowadays, computational dynamic simulations have great potential and help researchers to find optimal and personalized solutions for each patient. Thus, the present work describes the development of an exoskeleton model in a neurorehabilitation perspective. First of all, a detailed description of gait patterns is presented, followed by the state of the art in robotics rehabilitation, considering that this field contains very powerful solutions for gait disorders. The model was developed in OpenSim, an open source software dedicated to model musculoskeletal systems and dynamic simulations of movement. In order to verify the accuracy of the model, experimental data were collected in static and motion trials performed with the wearable robot and afterwards compared with the simulated data resultant from Inverse Dynamics, a tool from OpenSim. The Exoskeleton model was successfully validated and then integrated in a new model, named ExoBody, within a musculoskeletal model. The ExoBody model was used to perform gait analysis comparing simulations with and without the exoskeleton, revealing some differences. Even though the built models present limitations, this work represents a step-forward in human-centered rehabilitation
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