Manipulador serial industrial de código abierto con comunicación para el ecosistema ROS-GAZEBO-RVIZ
En respuesta a la creciente necesidad de soluciones robóticas avanzadas y asequibles en la robótica industrial, este proyecto se enfocó en la construcción de un brazo robot industrial de código abierto, fabricado mediante impresión 3D. La integración de estas tecnologías permitió no solo una mayor i...
- Autores:
-
Zapata Yarce, Daniel
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad Tecnológica de Pereira
- Repositorio:
- Repositorio Institucional UTP
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- Acceso en línea:
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- Palabra clave:
- 620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingeniería
Robotica industrial
Codigo abierto
ROS (Robot Operating System)
Robotica industrial
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En respuesta a la creciente necesidad de soluciones robóticas avanzadas y asequibles en la robótica industrial, este proyecto se enfocó en la construcción de un brazo robot industrial de código abierto, fabricado mediante impresión 3D. La integración de estas tecnologías permitió no solo una mayor innovación, sino también una mayor accesibilidad a soluciones personalizadas. Además, se llevó a cabo una simulación del brazo en el entorno de ROS y RVIZ, validando su funcionalidad y facilitando su implementación en entornos más complejos. La comunicación exitosa del brazo construido con ROS refuerza su versatilidad y potencial para integrarse eficientemente en diversos contextos industriales. Este enfoque integral representa un paso significativo hacia soluciones robóticas más eficientes y económicamente viables en la industria |
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[1] MARUYAMA,Yuya;KATO,ShinpeiyAZUMI,Takuya. Exploringtheperforman ce of ROS2. En: Proceedings of the 13th International Conference on Embedded Software, 2016, págs. 1–10. (document), 3.1, 2 [2] BCN3D MOVEO: A fully Open Source 3D printed robot arm. https://www. bcn3d.com/bcn3d-moveo-the-future-of-learning-robotic-arm/. Accessed: 15-11-2023. (document), 5 [3] BOROWSKI, Piotr F. Digitization, Digital Twins, Blockchain, and Industry 4.0 as Elements of Management Process in Enterprises in the Energy Sector. En: Energies, tomo 14, No 7, 2021. ISSN 1996-1073. 1.1 [4] TANTAWI, Khalid Hasan; SOKOLOV, Alexandr y TANTAWI, Omar. Advances in Industrial Robotics: From Industry 3.0 Automation to Industry 4.0 Collabora tion. En: 2019 4th Technology Innovation Management and Engineering Science International Conference (TIMES-iCON), 2019, págs. 1–4. 1.1 [5] SOORI, Mohsen; AREZOO, Behrooz y DASTRES, Roza. Digital twin for smart manufacturing, A review. En: Sustainable Manufacturing and Service Economics, tomo 2, 2023, pág. 100017. ISSN 2667-3444. 1.1 [6] MADNI, Azad M.; MADNI, Carla C. y LUCERO, Scott D. Leveraging Digital Twin Technology in Model-Based Systems Engineering. En: Systems, tomo 7, No 2019. ISSN 2079-8954. 1.1 [7] LÓPEZ, Gustavo Barona y VELASTEGUí, Luis Efraín. Automatización de pro cesos industriales mediante Industria 4.0. En: Alfapublicaciones, tomo 3, No 2021, págs. 98–115. 1.1 [8] TUNG, Tran Thanh, et al. Development of a prototype 6 degree of freedom robot arm. En: Results in Engineering, tomo 18, 2023, pág. 101049. ISSN 2590-1230. 1.1 [9] BRATCHIKOV, Stepan, et al. Development of digital twin for robotic arm. En: 2021 IEEE 19th International Power Electronics and Motion Control Conference (PEMC). IEEE, 2021, págs. 717–723. 1.1, 1.2 [10] MATULIS, Marius y HARVEY, Carlo. A robot arm digital twin utilising reinfor cement learning. En: Computers & Graphics, tomo 95, 2021, págs. 106–114. ISSN 0097-8493. 1.2, 2.4 [11] WICHA, Santichai, et al. Industrial requirements analysis for Excellence Center setting-up and curriculum design in Industry 4.0 context. En: 2023 Joint Inter national Conference on Digital Arts, Media and Technology with ECTI Northern Section Conference on Electrical, Electronics, Computer and Telecommunications Engineering (ECTI DAMT & NCON), 2023, págs. 423–426. 2.1 [12] HASSAN REZA, Mohammad Nurul, et al. Industry 4.0–Technological Revolution and Sustainable Firm Performance. En: 2021 Emerging Trends in Industry 4.0 (ETI 4.0), 2021, págs. 1–6. 2.1 [13] ROOBAN, S., et al. Simulation of Pick and Place Robotic Arm using Coppe liasim. En: 2022 6th International Conference on Computing Methodologies and Communication (ICCMC), 2022, págs. 600–606. 2.1, 2.4 [14] MARTINS, André; COSTELHA, Hugo y NEVES, Carlos. Shop Floor Virtualiza tion and Industry 4.0. En: 2019 IEEE International Conference on Autonomous Robot Systems and Competitions (ICARSC), 2019, págs. 1–6. 2.1 [15] MIHAI, Stefan, et al. Digital Twins: A Survey on Enabling Technologies, Challen ges, Trends and Future Prospects. En: IEEE Communications Surveys & Tutorials, tomo 24, No 4, 2022, págs. 2255–2291. 2.2 [16] WU, Jingda, et al. Digital Twin-enabled Reinforcement Learning for End-to-end Autonomous Driving. En: 2021 IEEE 1st International Conference on Digital Twins and Parallel Intelligence (DTPI), 2021, págs. 62–65. 2.2 [17] SAROJ, Abhilasha, et al. Optimizing Traffic Controllers along the MLK Smart Corridor Using Reinforcement Learning and Digital Twin. En: 2022 IEEE 2nd International Conference on Digital Twins and Parallel Intelligence (DTPI), 2022, págs. 1–2. 2.2 [18] CHASPARI, Theodora, et al. A Digital Twin City Model for Capturing Walkability Distress of Elderly Adults. En: 2022 IEEE 2nd International Conference on Digital Twins and Parallel Intelligence (DTPI), 2022, págs. 1–2. 2.2 [19] LIU, Yutong. Research on the Design of Digital Twin System for Construction Safety. En: 2022 2nd International Signal Processing, Communications and Engi neering Management Conference (ISPCEM), 2022, págs. 254–258. 2.2 [20] MACENSKI, Steven, et al. Robot Operating System 2: Design, architecture, and uses in the wild. En: Science Robotics, tomo 7, No 3.1, 3.2 [21...22..23] |
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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessHolguín Londoño, Germán AndrésZapata Yarce, Daniel2024-02-05T14:12:58Z2024-02-05T14:12:58Z2023https://hdl.handle.net/11059/14928Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeEn respuesta a la creciente necesidad de soluciones robóticas avanzadas y asequibles en la robótica industrial, este proyecto se enfocó en la construcción de un brazo robot industrial de código abierto, fabricado mediante impresión 3D. La integración de estas tecnologías permitió no solo una mayor innovación, sino también una mayor accesibilidad a soluciones personalizadas. Además, se llevó a cabo una simulación del brazo en el entorno de ROS y RVIZ, validando su funcionalidad y facilitando su implementación en entornos más complejos. La comunicación exitosa del brazo construido con ROS refuerza su versatilidad y potencial para integrarse eficientemente en diversos contextos industriales. Este enfoque integral representa un paso significativo hacia soluciones robóticas más eficientes y económicamente viables en la industriaIn response to the growing need for advanced and affordable robotic solutions in industrial robotics, this project focused on building an open source industrial robot arm, manufactured using 3D printing. The integration of these technologies allowed not only for greater innovation, but also for greater accessibility to customized solutions. In addition, a simulation of the arm was carried out in the ROS and RVIZ environment, validating its functionality and facilitating its implementation in more complex environments. The successful communication of the arm built with ROS reinforces its versatility and potential to be efficiently integrated into various industrial contexts. This comprehensive approach represents a significant step towards more efficient and economically viable robotic solutions in the industry.CONTENIDO pág. 1. INTRODUCCIÓN 11 1.1. DEFINICIÓNDELPROBLEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2. JUSTIFICACIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.3. OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.3.1. ObjetivoGeneral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.3.2. ObjetivosEspecíficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2. ESTADODELARTE 17 2.1. INDUSTRIA4.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2. GEMELOSDIGITALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3. ECO-SISTEMAROS-RVIZ-GAZEBO . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.4. MANIPULADORESSERIALESINDUSTRIALES . . . . . . . . . . . 19 2.5. MANUFACTURAADITIVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3. ROS2YLOSBRAZOSROBÓTICOS 23 3.1. ESTRUCTURADEFUNCIONAMIENTODEROS2 . . . . . . . . . . 23 3.2. DESCRIPCIÓNDEBRAZOSROBÓTICOSENROS2 . . . . . . . . . 25 4. BRAZOROBÓTICOINDUSTRIAL:SELECCIÓN, IMPRESIÓNY ENSAMBLE 27 4.1. BCN3DMOVEO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.2. IMPRESIÓN3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.3. ENSAMBLEDELBRAZO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.4. COMPONENTESELECTRÓNICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 5. DESARROLLODELIBRERÍADECOMUNICACIÓNYVISUALI ZACIÓN 39 5.1. PAQUETEDEVISUALIZACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5.2. PAQUETEDECOMUNICACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 6. EXPERIMENTOSYRESULTADOS 43 6.1. EXPERIMENTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 6.2. RESULTADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 7. CONCLUSIONES 49 7.1. CONCLUSIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 7.2. RECOMENDACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 7.3. TRABAJOFUTURO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 BIBLIOGRAFÍA 53PregradoIngeniero(a) Electricista59 Páginasapplication/pdfspaUniversidad Tecnológica de PereiraIngeniería EléctricaFacultad de Ingenierías620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingenieríaRobotica industrialCodigo abiertoROS (Robot Operating System)Robotica industrialImpresión 3DIndustria 4.0Código abiertoManipulador serial industrial de código abierto con comunicación para el ecosistema ROS-GAZEBO-RVIZTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis[1] MARUYAMA,Yuya;KATO,ShinpeiyAZUMI,Takuya. Exploringtheperforman ce of ROS2. En: Proceedings of the 13th International Conference on Embedded Software, 2016, págs. 1–10. (document), 3.1, 2[2] BCN3D MOVEO: A fully Open Source 3D printed robot arm. https://www. bcn3d.com/bcn3d-moveo-the-future-of-learning-robotic-arm/. Accessed: 15-11-2023. (document), 5[3] BOROWSKI, Piotr F. Digitization, Digital Twins, Blockchain, and Industry 4.0 as Elements of Management Process in Enterprises in the Energy Sector. En: Energies, tomo 14, No 7, 2021. ISSN 1996-1073. 1.1[4] TANTAWI, Khalid Hasan; SOKOLOV, Alexandr y TANTAWI, Omar. Advances in Industrial Robotics: From Industry 3.0 Automation to Industry 4.0 Collabora tion. En: 2019 4th Technology Innovation Management and Engineering Science International Conference (TIMES-iCON), 2019, págs. 1–4. 1.1[5] SOORI, Mohsen; AREZOO, Behrooz y DASTRES, Roza. Digital twin for smart manufacturing, A review. En: Sustainable Manufacturing and Service Economics, tomo 2, 2023, pág. 100017. 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Industrial requirements analysis for Excellence Center setting-up and curriculum design in Industry 4.0 context. En: 2023 Joint Inter national Conference on Digital Arts, Media and Technology with ECTI Northern Section Conference on Electrical, Electronics, Computer and Telecommunications Engineering (ECTI DAMT & NCON), 2023, págs. 423–426. 2.1[12] HASSAN REZA, Mohammad Nurul, et al. Industry 4.0–Technological Revolution and Sustainable Firm Performance. En: 2021 Emerging Trends in Industry 4.0 (ETI 4.0), 2021, págs. 1–6. 2.1[13] ROOBAN, S., et al. Simulation of Pick and Place Robotic Arm using Coppe liasim. En: 2022 6th International Conference on Computing Methodologies and Communication (ICCMC), 2022, págs. 600–606. 2.1, 2.4[14] MARTINS, André; COSTELHA, Hugo y NEVES, Carlos. Shop Floor Virtualiza tion and Industry 4.0. En: 2019 IEEE International Conference on Autonomous Robot Systems and Competitions (ICARSC), 2019, págs. 1–6. 2.1[15] MIHAI, Stefan, et al. Digital Twins: A Survey on Enabling Technologies, Challen ges, Trends and Future Prospects. En: IEEE Communications Surveys & Tutorials, tomo 24, No 4, 2022, págs. 2255–2291. 2.2[16] WU, Jingda, et al. Digital Twin-enabled Reinforcement Learning for End-to-end Autonomous Driving. En: 2021 IEEE 1st International Conference on Digital Twins and Parallel Intelligence (DTPI), 2021, págs. 62–65. 2.2[17] SAROJ, Abhilasha, et al. Optimizing Traffic Controllers along the MLK Smart Corridor Using Reinforcement Learning and Digital Twin. En: 2022 IEEE 2nd International Conference on Digital Twins and Parallel Intelligence (DTPI), 2022, págs. 1–2. 2.2[18] CHASPARI, Theodora, et al. A Digital Twin City Model for Capturing Walkability Distress of Elderly Adults. En: 2022 IEEE 2nd International Conference on Digital Twins and Parallel Intelligence (DTPI), 2022, págs. 1–2. 2.2[19] LIU, Yutong. Research on the Design of Digital Twin System for Construction Safety. En: 2022 2nd International Signal Processing, Communications and Engi neering Management Conference (ISPCEM), 2022, págs. 254–258. 2.2[20] MACENSKI, Steven, et al. Robot Operating System 2: Design, architecture, and uses in the wild. En: Science Robotics, tomo 7, No 3.1, 3.2[21...22..23]PublicationORIGINALTRABAJO DE GRADO.pdfTRABAJO DE GRADO.pdfapplication/pdf3471910https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/205c8443-98e6-4e64-be4e-ae6c5b23d4dc/download937c8a7b298af285e2bf6abb1c574e9aMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814828https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/8b5a2cde-e619-4064-b322-973dece5f749/download2f9959eaf5b71fae44bbf9ec84150c7aMD52TEXTTRABAJO DE GRADO.pdf.txtTRABAJO DE GRADO.pdf.txtExtracted texttext/plain63393https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/13722cfe-b0e5-4609-8a6e-fd64d6c194db/downloadb8065b780338172409bdf02f85c229fcMD53THUMBNAILTRABAJO DE GRADO.pdf.jpgTRABAJO DE GRADO.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg6557https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/b8c61cd3-eac4-4172-ae50-5de732fb8375/download413f50134c523829dcde27c5c2bf2747MD5411059/14928oai:dspace7-utp.metabuscador.org:11059/149282024-09-05 17:19:09.954https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deopen.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de 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