Principi automatskog hvatanja tekstilnog materijala

Automatizirano rukovanje tekstilnim materijalima je jedan od najizazovnijih problema u području robotike. Glavna poteškoća je nemogućnost predviđanja ponašanja materijala spram rukovanja zbog njihove male krutosti savijanja. Pomak tekstilnog materijala po ravnoj podlozi riješen je različitim transportnim uređajima. Međutim, prijenos tekstilnog materijala s jednog mjesta na drugo predstavlja problem. Razvojem prihvatnica i raznih sustava manipuliranja materijalom koji se mogu montirati na robotsku ruku polako se omogućuje prostorni prijenos tekstilnih materijala

Design and Development of a Soft Robotic Gripper for Fabric Material Handling

Fabric and textile materials are widely used in many industrial applications, especially in automotive, aviation and consumer goods. Currently, there is no semi-automatic or automatic solution for rapid, effective, and reconfigurable pick and place activities for limp, air permeable flexible components in industry. The production of these light-weight flexible textile or composite fiber products highly rely on manual operations, which lead to high production costs, workplace safety issues, and process bottlenecks. As a bio-inspired novel technology, soft robotic grippers provide new opportunities for the automation of fabric handling tasks. In this research, the characteristics of fabric pick and place tasks using the clamping grippers are quantitatively investigated. Experiments on a carbon fiber fabric are performed with a collaborative robot to explore the damage, slippage, draping, and wrinkling during basic pick and place operations. Based on the experimental results, multiple soft robotic gripper configurations are developed, including a compliant glove set that can improve the performance of traditional rigid grippers, an elastomer-based soft gripper, and a linkage-based underactuated gripper. The gripper designs are analyzed and refined based on finite element simulation. Prototypes of the grippers are fabricated using a rapid tooling solution for an overmolding strategy to verify their functionality. Through the research, it is proven feasible to reliably perform flexible fabric handling operations using soft grippers with appropriate toolpath planning. Finite element simulation and additive manufacturing have shown to be useful tools during the gripper design and development procedure, and the methodologies developed and applied in this work should be expanded for more flexible material handling challenges

Metodología de diseño de manos robóticas basada en los estados de su sistema accionador

La mano humana es una de las herramientas más asombrosas de la naturaleza, tanto que no ha podido ser superada en ningún aspecto hasta el momento. Siendo el principal medio por el cual se ha creado y construido, directa o indirectamente, todo lo artificial que actualmente nos rodea, es natural pensar de que gran parte de la comunidad científica relacionada con la robótica dedique grandes esfuerzos por imitarla. En la actualidad se puede realizar un extenso catálogo de manos robóticas desarrolladas y todas buscan resolver un determinado comportamiento de la mano humana, aún así, éstas se pueden dividir en tres grupos bien definidos: las pinzas robóticas, las cuales se caracterizan por su aplicación industrial en tareas de agarre firme de elementos específicos y por su robustez, precio y vida útil; por otro lado, están las manos robóticas subactuadas en las que se buscan mecanismos cada vez más complejos que hagan disminuir la cantidad de actuadores y la complejidad de su sistema de control a favor de mejorar la funcionalidad de las pinzas robóticas en lo que se refiere a extender su capacidad de agarre a objetos con formas y tamaños cada vez más diferentes; y finalmente encontramos las demás manos robóticas en las que su objetivo es la experimentación de un determinado comportamiento de la mano humana más centrada en las tareas de manipulación. Esta tesis propone una metodología de diseño de manos robóticas desde un punto de vista particular, que es el de los estados que puede ofrecer su sistema de accionamiento, teniendo en cuenta la capacidad de combinarlos y hacerlos independientes. Los elementos móviles que componen una mano robótica son accionados por un actuador o conjunto de actuadores. El sistema accionador es el órgano principal que da vida a un determinado sistema robótico como una mano robótica, por lo tanto es preciso identificar la capacidad que tiene el mismo de hacer que ese movimiento pueda generar tareas cada vez más complejas. La forma de identificar esta capacidad se resume en los estados y la calidad de los mismos que el sistema accionador puede ofrecer. Esta metodología de diseño se basa fundamentalmente en este concepto y que si bien en este trabajo es aplicado a manos robóticas, puede ser extendido a cualquier sistema robótico que disponga de un sistema accionador y de esta forma optimizar sus recursos no sólo a nivel funcional, sino también en el ahorro de energía. En el transcurso de este trabajo se han diseñado dos manos robóticas con esta metodología y se ha realizado un ensayo de viabilidad técnica de un actuador capaz de ofrecer un número finito de estados mayor a los tres que ofrece actualmente cualquier actuador. Estos diseños han demostrado que este tipo de metodología puede ofrecer una alternativa para la optimización del sistema accionador de una mano robótica. Por otro lado, la misma también puede ser aplicada a cualquier tipo de mano robótica y para cualquier aplicación y servir como una herramienta útil para el análisis del diseño de las manos robóticas actuales y buscar puntos de optimización para futuros desarrollos