:: Gestão de Dissertações de Mestrado Integrado ::

�rea Cient�fica: Robótica
Soluções flexíveis para a navegação autónoma de porta-paletes em ambientes fabris dinâmicos
Publicada a 2019-01-31
Aluno: Duarte Soares Teixeira N�mero: a73822 Email: a73822@alunos.uminho.pt
Data in�cio: 08/10/2018

Orientador(es):
Nome: Luís Filipe de Castro e Freitas Louro
Email: llouro@dei.uminho.pt

Descri��o:

Com o evoluir da tecnologia, cada vez mais em ambiente industrial os processos e mecanismos se tornam autónomos. A automação industrial é um processo que consiste em substituir o trabalho manual por máquinas, sendo estas capazes de realizar as respetivas tarefas de forma mais rápida, eficiente e com capacidade de se autocorrigirem. Desta forma, a automação trouxe melhorias para a indústria, podendo destacar-se a maior eficiência na produção, uma vez que são realizadas as tarefas de forma mais rápida e com menos desperdícios, o que leva, consequentemente, à existência de menores gasto.

Numa indústria o transporte de matéria prima e produto acabado é uma das tarefas fulcrais e que muito influência a eficiência da empresa. Atualmente, a movimentação de cargas em ambientes industriais realiza-se de duas maneiras. Na primeira solução, é realizada a movimentação de cargas através de veículos conduzidos por operadores humanos. A outra alternativa existente são os AGV (Automated Guided Vehicle), sendo que, a movimentação destes veículos é feita em guias predefinidas (e.g. calhas, seguir linhas, seguir cabos elétricos, entre outras). Contudo, quer a primeira solução, quer a segunda têm limitações. Na primeira pode-se destacar a baixa eficiência uma vez que o veículo é controlado por um operador humano, o que se torna um problema quando as cargas têm que ser movimentadas 24 horas por dia ao longo de 7/7 dias da semana. Quanto à segunda solução, apesar de esta já ser mais eficiente, ainda apresenta baixa flexibilidade, dado que, caso se pretenda alterar o percurso realizado pelo veículo terão de ser realizadas alterações no chão de fábrica, por exemplo, na reestruturação do sistema de navegação que encaminha os robôs até aos locais pretendidos.

Este projeto consiste em aumentar a eficiência do processo de transporte de materiais, entre a linha de produção e o armazém, e vice-versa, dentro das fábricas Bosch Car Multimédia Braga. De modo a isso ser viável será vital a automatização do processo com o recurso a veículos autónomos e soluções de navegação flexíveis.

Objectivos:

O objetivo desta dissertação assenta na implementação de soluções flexíveis para a navegação autónoma de porta-paletes em ambientes fabris dinâmicos, isto é, soluções que são capazes de se adaptar a várias situações em meio fabril sem ter de se reestruturar todo o chão de fábrica, o que não acontecia com a solução dos AGVs, anteriormente referida. Como metodologias para o design destas soluções, serão usados sistemas dinâmicos não lineares, na forma de equações diferencias ordinárias, que geram as trajetórias do veículo de forma on-line. Os principais objetivos desta dissertação são:

· A implementação da navegação autónoma do porta-paletes, de forma a que este se desloque de um ponto A para um ponto B sem colidir com obstáculos que surjam no caminho, sejam estes fixos (e.g. uma caixa) ou móveis (por exemplo, outros veículos ou operadores humanos);

· A realização das operações de Pick da palete (operação de levantar a palete) e Place da palete (operação de descarregar a palete) autonomamente;

· A realização da operação de Parking (operação de colocar o porta-paletes na posição de “descanso”) autonomamente. A operação de estacionamento/Parking deve ser realizada num local devidamente sinalizado. Esta operação é efetuada nos momentos em que o porta-paletes não é usado, de modo a não atrapalhar a passagem dos outros veículos e dos operadores humanos que circulam pela fábrica, ou é realizada para carregamento das baterias do veículo, sendo que este processo consiste em retirar as baterias e colocar umas novas para continuar o seu funcionamento.

Inicialmente, será realizada a implementação da navegação autónoma com recurso ao Matlab e ao V-REP (Virtual Robot Experimentation Platform), e para a realização de testes no porta-paletes, a navegação autónoma será implementada em ROS (Robot Operating System), quer na versão de cenário de simulação, quer na programação e comunicação com o veículo real. À posteriori, abordar-se-ão as operações de Pick, Place e Parking, recorrendo à mesma metodologia utilizada na navegação autónoma, usando o Matlab e V-REP numa fase inicial, e, posteriormente, para os testes no porta-paletes utilizando o ROS.

As soluções implementadas ao longo desta dissertação serão aplicadas nas Bosch Car Multimédia em Braga, com o objetivo de resolver os problemas que a empresa identifica nas questões relacionadas com a baixa eficiência no transporte de materiais dentro das suas fábricas.

Palavras chave:
Navegação autónoma, soluções flexíveis, porta-paletes, ambientes fabris, evitar colisões.