Μοντελοποίηση εύκαμπτων υλικών για επιδέξιο συν-χειρισμό από συνεργατικά ρομποτικά συστήματα
Loading...
Date
2025-07-01
Authors
Καμπουράκης, Εμμανουήλ
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Παρά την εκτεταμένη αυτοματοποίηση σε πολλούς βιομηχανικούς τομείς, οι διεργασίες που αφορούν παραμορφώσιμα αντικείμενα παραμένουν ως επί το πλείστων χειρωνακτικές. Η δυναμική παραμόρφωση των εύκαμπτων αντικειμένων παρουσιάζει σημαντικές προκλήσεις για τη νοητική αντίληψη και την επιδεξιότητα των ρομπότ, περιορίζοντας τη δυνατότητα αυτοματοποίησης σε τέτοιου είδους εργασίες. Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται στην ανάπτυξη ενός ψηφιακού δίδυμου και περιβάλλοντος προσομοίωσης για το χειρισμό εύκαμπτων υλικών σε σενάρια συν-χειρισμού ανθρώπου-ρομπότ. Στον πυρήνα αυτού του συστήματος βρίσκεται ένα παραμετροποιήσιμο μοντέλο προσομοίωσης βασισμένο στη φυσική, σχεδιασμένο για την αναπαράσταση της παραμόρφωσης των υλικών σε πραγματικό χρόνο. Το μοντέλο επιτρέπει τον ακριβή υπολογισμό της συμπεριφοράς των υλικών λαμβάνοντας υπόψη τις μηχανικές ιδιότητες, τις εξωτερικές δυνάμεις και τους περιορισμούς στον χειρισμό. Για να ενισχυθεί η εφαρμοσιμότητα, η προσομοίωση ενσωματώνεται σε ένα ψηφιακό δίδυμο βασισμένο στο ROS, διευκολύνοντας την απρόσκοπτη διασύνδεση με ψηφιακά και φυσικά ρομποτικά συστήματα. Το ψηφιακό δίδυμο υποστηρίζει την εποπτεία και την παραμετροποίηση σε πραγματικό χρόνο, διασφαλίζοντας ότι οι ενέργειες χειρισμού εναρμονίζονται με τους φυσικούς περιορισμούς του υλικού, ενώ επιτρέπει αλληλεπιδράσεις μεταξύ χειριστών εντός του βρόχου ελέγχου. Ένας σχεδιαστής κινήσεων βασισμένος σε μοντέλο αξιοποιεί τις δυνατότητες πρόβλεψης της προσομοίωσης για να δημιουργήσει στόχους χειρισμού που ελαχιστοποιούν την καταπόνηση και την παραμόρφωση του υλικού, λαμβάνοντας υπόψη τις ανθρώπινες ενδείξεις, τους περιορισμούς του ρομποτικού μηχανισμού και τους περιβαλλοντικούς περιορισμούς. Παρότι μελετήθηκαν επίσης ο σχεδιασμός κίνησης, η ενορχήστρωση πόρων και οι στρατηγικές ελέγχου, ο ρόλος τους στο πλαίσιο αυτής της εργασίας χρησιμεύει κυρίως ως υποστηρικτικό πλαίσιο για την επικύρωση της απόδοσης του ψηφιακού διδύμου. Η αποτελεσματικότητα του πλαισίου καταδεικνύεται μέσω μιας βιομηχανικής μελέτης που επικεντρώνεται στην κατασκευή σύνθετων πάνελ, όπου ο συν-χειρισμός βάσει προσομοίωσης επιτρέπει τη βελτίωση της αυτοματοποίησης, της αποδοτικότητας και της προσαρμοστικότητας.
Description
Keywords
Χειρισμός εύκαμπτων υλικών, Συνεργατική ρομποτική, Ψηφιακό δίδυμο, Αλληλεπίδραση ανθρώπου-ρομπότ, Μοντελοποίηση με βάση τη φυσική