A Smart Parallel Gripper Industrial Automation System for Measurement of Gripped Work Piece Thickness

As part of the advanced programmable logic controllers (PLC) course at Michigan Tech, this class project is performed on a mechatronics system gifted by Donald Engineering, a Michigan-based supplier of industrial automation systems and components. This paper explores the functionality and ladder programming of the smart parallel gripper system to measure the width of components grasped with the gripper. In addition, details of the system’s components, operation, more advanced uses are discussed. On the automation line, this smart gripper can be used to measure the thickness of work pieces while handling them and classifying these as either acceptable, too large or too small. In addition, the pneumatic power supply and safety measures are discussed, along with the human machine interface (HMI)

Systematic gripper arrangement for a handling device in lightweight production processes

Handhabungsgeräte sind ein integraler Bestandteil automatisierter Produktionsprozesse. Dennoch werden sie in der Regel als nicht wertschöpfend angesehen, weshalb ihre Planung und Projektierung mit geringem Zeit- und Personalaufwand so effektiv wie möglich sein sollte. Gleichzeitig bleiben sie ein wichtiger Teil der Prozesskette und müssen in diesem Zusammenhang bestimmte Bedingungen erfüllen. Um ihre Funktionalität zu gewährleisten und wenig Zeit in die Projektierung zu investieren, sind Handhabungsgeräte oft überdimensioniert. Insbesondere bei flachen Teilen führt dies zu schweren Handhabungslösungen, bei denen das Gewicht des Handhabungsobjekts und des Handhabungsgerätes in einem Missverhältnis zueinander stehen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Projektierung von Handhabungsgeräten so weit wie möglich zu automatisieren. Dieser Prozess wird am Beispiel der Prozesskette zur Herstellung von Leichtbauteilen mit den Verfahren „sheet molding compound“ (SMC) und „resin transfer molding“ (RTM) dargestellt. In einem ersten Schritt wird ein modulares Handhabungsgerät entwickelt und aufgebaut, das eine große Anzahl von Greiferanordnung ermöglicht. Mit diesem Handhabungsgerät kann dann die resultierende Durchbiegung von flachen Bauteilen mit verschiedenen Greiferanordnungen gemessen werden. Um sicherzustellen, dass es nicht immer notwendig ist die Durchbiegungen zu messen, wird mit ABAQUS ein Modell aufgebaut, das eine Simulation der Durchbiegung ermöglicht. Anhand dieses Simulationsmodells wird eine Designlogik für die Anordnung der Greifer entwickelt. Diese Designlogik arbeitet in zwei Schritten und basiert auf dem Ansatz des „growing neural gas“ (GNG), das durch die Implementierung zusätzlicher Regeln an das Problem angepasst wird. Zuerst wird eine erste Greiferkonfiguration basierend auf der Geometrie des Objekts erstellt, die dann durch einen iterativen Prozess aus Simulation und Anpassung verbessert wird. Da die Herstellung von Leichtbauteilen oft mehr als nur einen Zuschnitt erfordert, werden am Ende systematisch verschiedene Lösungen für die verschiedenen Zuschnitte zu einer Greiferanordnung zusammengefasst und ein Verfahren gezeigt, wie dies ,mit dem zuvor entwickelten modularen Handhabungsgerät realisiert, werden kann

Workshop on "Robotic assembly of 3D MEMS".

Proceedings of a workshop proposed in IEEE IROS'2007.The increase of MEMS' functionalities often requires the integration of various technologies used for mechanical, optical and electronic subsystems in order to achieve a unique system. These different technologies have usually process incompatibilities and the whole microsystem can not be obtained monolithically and then requires microassembly steps. Microassembly of MEMS based on micrometric components is one of the most promising approaches to achieve high-performance MEMS. Moreover, microassembly also permits to develop suitable MEMS packaging as well as 3D components although microfabrication technologies are usually able to create 2D and "2.5D" components. The study of microassembly methods is consequently a high stake for MEMS technologies growth. Two approaches are currently developped for microassembly: self-assembly and robotic microassembly. In the first one, the assembly is highly parallel but the efficiency and the flexibility still stay low. The robotic approach has the potential to reach precise and reliable assembly with high flexibility. The proposed workshop focuses on this second approach and will take a bearing of the corresponding microrobotic issues. Beyond the microfabrication technologies, performing MEMS microassembly requires, micromanipulation strategies, microworld dynamics and attachment technologies. The design and the fabrication of the microrobot end-effectors as well as the assembled micro-parts require the use of microfabrication technologies. Moreover new micromanipulation strategies are necessary to handle and position micro-parts with sufficiently high accuracy during assembly. The dynamic behaviour of micrometric objects has also to be studied and controlled. Finally, after positioning the micro-part, attachment technologies are necessary

Lightweight High-Speed and High-Force Gripper for Assembly

This paper presents a novel industrial robotic gripper with a high grasping speed (maximum: 1396 mm/s), high tip force (maximum: 80 N) for grasping, large motion range, and lightweight design (0.3 kg). To realize these features, the high-speed section of the quick-return mechanism and load-sensitive continuously variable transmission mechanism are installed in the gripper. The gripper is also equipped with a self-centering function. The high grasping speed and self-centering function improve the cycle time in robotic operations. In addition, the high tip force is advantageous for stably grasping and assembling heavy objects. Moreover, the design of the gripper reduce the gripper's proportion of the manipulator's payload, thus increasing the weight of the object that can be grasped. The gripper performance was validated through kinematic and static analyses as well as experimental evaluations. This paper also presents the analysis of the self-centering function of the developed gripper

Robotic quick change end effector system

A quick change end effector (QCEE) system was developed and tested on a GMF model A-l robot. The QCEE allows for the automatic interconnection of up to three independent pneumatic channels for gripper actuation. The QCEE was designed for a maximum payload of 15 lb. and weighs approximately 5.4 lbs. The system was tested using pneumatic grippers for pick and place operations, and functioned well in a simulated manufacturing environment