História da robótica de manipulação

Robots! Os robôs na Lua, nos oceanos, nos hospitais, nas casas, nas fábricas, nas escolas, no combate de incêndios, e no fabrico de bens e produtos, economizam o tempo das nossas vidas.
Os robôs hoje têm um impacto considerável sobre os aspectos da vida moderna, desde da produção industrial à saúde, transporte e exploração do fundo do mar espaço e do mar, seja num futuro próximo, os robôs serão tão penetrantes e pessoais, como computadores portáteis hoje em dia. O sonho de criar máquinas que sejam hábeis e inteligentes têm sido parte da humanidade desde o início dos tempos. Esse sonho está se tornando da nossa realidade impressionante.

Exposição em Loures

Este fim-de-semana realizei uma pequena mostra do trabalho que tenho vindo a desenvolver com o IRB 140, no âmbito da robótica de manipulação no Laboratório de Controlo Automação e Informática Industrial, do IST.

A exposição individual está no GAJ – Gabinete de apoio à Juventude no Parque da Cidade, em Loures.

Fotografias 2D

Na indústria a reengenharia e a medição de objectos para realização em modelos CAD, por vezes tem tarefas que são repetitivas com frequência. O problema reside nos objectos de grande dimensão, obstáculos e poucos acessos. Nesses casos pode ser necessário utilizar processos de fotogrametria que carece de interpretação das fotografias através de um operador. Mas este processo para a medição de superfícies planas pode ser ineficaz, devido à luz à posição em está e pouca precisão, dai utilizar-se este método de fotogrametria no fim do processo para verificar, mas a grande conveniência deste tipo de medição é no baixo custo-efectivo e versátil. Pudesse considerar o caso dos cascos dos navios como referencia de neste caso. Quanto ao erro de precisão não pode variar mais que um milímetro, tanto as medições sendo realizadas manualmente seja através de lazer com um metro no máximo de distância, não sendo o mais eficiente, para evitar este tipo de problemas pode-se implementar a digitalização com o auxílio de um robô como vê no vídeo da hiperligação abaixo:

http://www.robotmaster.com/flash/kuka%20rail%20canoe%20trimming/kuka%20rail%20canoe%20trimming.html

Processos de Prototipagem

Para determinados casos de prototipagem rápida, como seja o caso da tecnologia DMLS, os modelos CAD no formato STL, são depois convertidos para ficheiros SLI, que corta o ficheiro em secções mediante um plano, a espessura entre os planos normalmente costuma de um pouco menor que o grão do pó com que é impresso o protótipo. Abaixo ilustra-se a passagem de modelo CAD, STL, SLI, e a o envio para máquina.

O varrimento do lazer com os valores da velocidade e intensidade predefinidos, realiza a sinterização através de camadas dos pós(que é indicada no post anterior) é normalmente realizado através de dois eixos por exemplo “xy”.
O processo da sintetização do pó acontece como se vê nas figuras abaixo.

Protótipos de CAD

Após o Scan de um objecto físico o modelo pode desenvolver alterações, para melhorar o produto, através de um sistema de modelação CAD, que consiga converter os ficheiros STL para o determinado sistema de CAD.
Para a produção de protótipos físicos, peças ferramentas, moldes de injecção de plástico, aplicações médicas dentárias ou outras, ou o restauro de artefactos com origens paleontológicas, através de modelos de CAD.
As tecnologias que permitem produzir estes modelos físicos, passam por impressoras 3D. A grande maioria das impressoras existentes no mercado imprime em plástico (por fita ou pó), sendo poucas que imprimem protótipos físicos em metal.
Para a produção de protótipos com formas complexas, como por exemplo moldes para injecção plásticos, pode se ser utilizado tecnologias tais como o DMLS – Direct Metal Laser Sintering. O exemplo abaixo de uma máquina destas que se encontra na UTP -Unidade de Tecnologias de Produção do DMTP no LNEG (antigo INETI).

Utilidade de um scanner 3d

Os formatos STL, na maioria das vezes são adquiridos através de câmaras de digitalização de objectos 3D.
As utilizações destas câmaras encontram aplicações no universo da: Engenharia inversa – de fácil de manuseamento e exacto, servindo para inspeccionar os produtos; Design – criação de embalagens para objectos digitalizados; na ergonomia; objectos criados artesanalmente ou manualmente; Arquivo digital – poupança de dinheiro, no arquivamento de peças ferramentas, amostras e protótipos em formatos CAD; Artes e Cultura – nas digitalizações de artefactos, ou objectos que requeiram restauros ou reconstruções de peças artísticas ou arquitectónicas também para recriar peças para o transporte dos artefactos, ou peças para de museus; Medicina – reprodução de exactidão de órgãos e ossos complexos para cirurgias e produção de próteses mais confortáveis.
O exemplo indica a inspecção do interior de um tubo.

Template

Esta semana decidi alterar o template do Blogue, dai não publicar nada hoje.
Apenas deixo com esta música.

Triângulos STL

Parametrização através de iLogic

Havendo grandes bases de dados de CAD 3D na indústria, uma das abordagens de produtividade é reutilizar e modificar modelos existentes que sejam similares, isto invés de criar novos modelos.

Para o desenvolvimento necessário de tais mecanismos é necessário identificar no modelo CAD 3D de duas posturas de abordagens básicas: características das técnicas de produção e as características da forma e seus conteúdos. Claro que isto requer uma conectividade e indexação entre os sistemas de análise e de modelação que pode ser complexos na apresentação de algoritmos e seu pseudocódigo para forma dos sólidos pretendidos.

Transferir através de DWF

Para transferir informação CAD de um arquivo para outro, ou visualizar em páginas Web ou blogues como este, passa dúvida passa pelo formato DWF da Autodesk. Isto devido ao facilidade de usar se o script. Para além deste tipo de ficheiros terem Plug-in directo o Office e outros sistemas de CAD.
Como repararão no DWF visualizador abaixo colocado a facilidade em realizar zoom, rodar, realizar medições.

A diferença é que este tipo de formato não está tão disseminado nos sistemas operativos como PDF, está suportado para a grande maioria dos conhecidos sistemas operativos e browsers.

Para a colaboração e colocação em arquivos on-line, sem qualquer tipo de downloads, utilizei o Autodesk Freewheel, aonde podem ver o código que utilizei para embeber no Blogue. Assim como AutoCAD Exchange.

 

Modelos CAD em PDF'S

A solução de uma adaptação de ficheiros de sistemas de CAD única, passa por uma padronização ISO dos modelos 3D.
Os conhecidos formatos IGES e STEP, são uns dos principais formatos de transferência em diferentes sistemas de CAD, no entanto cada sistema de CAD mediante a sua arquitectura própria, codifica estes ficheiros de forma diferente, pelo que a parametrização, tipo de material, o centro de massa do modelo 3D têm variações, que podem ser significativas.

Sistemas de CAD

O início dos sistemas de CAD, foi através da concepção do “aka Robot Draftsman” mais conhecida como  “Sketchpad" que foi desenvolvido por Ivan Sutherland na sua tese de doutoramento no MIT, no início 1960 que se encontra nesta hiperligação. O “Sketchpad” foi especialmente um software de CAD inovador porque o desenhador interagia com o computador graficamente usando uma caneta para desenhar no monitor do computador, e com algumas relações paramétricas. Como se pode ver no vídeo, abaixo.

Actualmente um sistema de CAD não aparece apenas como uma ferramenta de desenho, mas sim de engenharia, para o trabalho pesado (chato) ser automatizado, acorre por integração de meios de simulação de elementos finitos, simulações de movimentos dinâmicos e estáticos de fluidos, análises de custos de/nas obras durante a fabricação, num meio colaborativo.

Importar STL e OBJ

Anteriormente tinha mencionado o MeshLab para aplicações em Latex, mas o MeshLab consegue fazer muito mais coisas que isso. Os objectos que podem ser exportados do MeshLab, dificilmente podem ser importados para o AutoCad Inventor 2010.

Actualizações e manutenção

O lançamento da actualização do Service Pack 2, Autodesk Inventor 2010 SP2 o qual vem corrigir vários erros no âmbito da simulação dinâmica, da abertura de ficheiros no Explorer do Inventor, podendo ver os restantes erros que são reportados na respectiva hiperligação. Um dos requisitos que me foi colocado na altura da instalação foi a directoria original a partir de onde se instalou a Autodesk Inventor 2010, e isto pode ser um problema para as pessoas fizeram o download da versão estudante como o meu caso. E não terem sempre disponível a versão no disco.

Exposição de fotografia

Inclusão de objectos 3D interactivo dentro de um PDF

Início

Finalmente, perspectiva-se a concretização de uma antiga intenção, levando-se assim ao efeito da realização deste dado Blogue.

Este é um projecto no âmbito pessoal sobre o estado das coisas, tecnológicas, Now-how ou how to do.

Desde de há muito que sucessivas ideias ou conceitos se proponham a dar continuidade a este projecto. Mas pelos variados motivos, infelizmente, nunca tal chegou a ser possível.

Agora enfim, para que sector ou área se desenvolverá o Blogue, esperando apenas que sejam abordados temas de interesse e apoio para as pessoas e sectores empresariais.

Seja um lugar de reflexão e discussão a propósito de temas actuais e inovadores de especificações sobre a matéria.

Finalmente porque, para além de mais, será uma inestimável oportunidade para que a voz se faça sentir. Sendo seguramente não a melhor em que área seja.

A convicção talvez será a partir deste evento, uma partida para novas formas de diálogo entre os sectores e pessoas. E nisto simplesmente, serie capaz de mostrar o que é possível realizar.