In the industrial automation field, collaborative robotics represents a very important topic involved in an increasing number of production processes. Collaborative robots, also known as cobots, offer many advantages in terms of flexibility, productivity and safety, that make them ideal for the automation of processes in which normal industrial robots are unable to intervene. This technology makes it possible to enhance the respective strengths of humans and robots in the execution of tasks. Hence the possibility of increasing the level of automation also in those sectors, such as the footwear, in which the quality standards and the level of craftsmanship do not allow the exclusion of an expert operator from the most delicate phases of the process. The following thesis shows the activities carried out during the internship period at the Department of Industrial Engineering and Mathematical Sciences (DIISM) of the Polytechnic University of Marche. The internship consisted in the participation in the preliminary phases of a project, the purpose of which is the implementation of a collaborative cell dedicated to polishing for a well-known footwear company. After an initial introductory part, we proceed with a brief overview of the tool used to perform the various analyzes and simulations, a specific software for the design of robotic stations. Subsequently, the setup of the cell is analyzed, then the elements that compose it, the positioning criteria of the collaborative robot and all the safety aspects regarding the human-robot interaction for which it was also necessary to perform an ergonomic analysis. The next chapter deals with the preliminary design of the polishing end effector, thus starting with the analysis of the manual processing to be emulated, the choice of the appropriate kinematics and the related actuation system, and then dealing with the CAD modeling of the device and its components. After the prototyping of the tool, it was necessary to validate it within the simulation environment, by programming specific processes to verify the reachability of the robot in the execution of the trajectories.

Nell’ambito dell’automazione industriale, la robotica collaborativa rappresenta un tema molto importante che sta trovando sempre più applicazione nei processi produttivi. I robot collaborativi, detti anche cobot, offrono numerosi vantaggi in termini di flessibilità, produttività e sicurezza, che li rendono ideali per l’automatizzazione di processi in cui i normali robot industriali non sono in grado di intervenire. Questa tecnologia permette infatti di valorizzare i rispettivi punti di forza di umani e robot nell’esecuzione dei compiti. Nasce quindi la possibilità di aumentare il livello di automazione anche in quei settori, come l’ambito calzaturiero, in cui gli standard di qualità e il livello di artigianalità non permettono l’esclusione di un operatore esperto dalle fasi più delicate del processo. Nella seguente tesi sono mostrate le attività svolte durante il periodo di tirocinio presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche (DIISM) dell’Università Politecnica delle Marche. Il tirocinio è consistito nella partecipazione alle fasi preliminari di un progetto, il cui scopo è l’implementazione di una cella collaborativa dedicata alla lucidatura per una nota azienda calzaturiera. Dopo una prima parte introduttiva si procede con una breve panoramica sullo strumento utilizzato per eseguire le varie analisi e simulazioni, un software specifico per la progettazione di stazioni robotizzate. Successivamente viene analizzato il setup della cella, quindi gli elementi che la compongono, i criteri di posizionamento del robot collaborativo e tutti gli aspetti di sicurezza riguardo all’interazione umano-robot per cui è stato necessario eseguire anche un’analisi ergonomica. Nel capitolo successivo si affronta la progettazione preliminare del terminale di lucidatura, partendo quindi con l’analisi della lavorazione manuale da emulare, la scelta dell’opportuno cinematismo e del relativo sistema di attuazione, per poi trattare la modellazione CAD del dispositivo e dei suoi componenti. Dopo la prototipazione del tool è stato necessario validarlo all’interno dell’ambiente di simulazione, programmando delle lavorazioni apposite per verificare la raggiungibilità del robot nell’esecuzione delle traiettorie.

Progettazione di una stazione robotizzata collaborativa per la lucidatura di calzature

GALLUCCI, MARCO
2020/2021

Abstract

In the industrial automation field, collaborative robotics represents a very important topic involved in an increasing number of production processes. Collaborative robots, also known as cobots, offer many advantages in terms of flexibility, productivity and safety, that make them ideal for the automation of processes in which normal industrial robots are unable to intervene. This technology makes it possible to enhance the respective strengths of humans and robots in the execution of tasks. Hence the possibility of increasing the level of automation also in those sectors, such as the footwear, in which the quality standards and the level of craftsmanship do not allow the exclusion of an expert operator from the most delicate phases of the process. The following thesis shows the activities carried out during the internship period at the Department of Industrial Engineering and Mathematical Sciences (DIISM) of the Polytechnic University of Marche. The internship consisted in the participation in the preliminary phases of a project, the purpose of which is the implementation of a collaborative cell dedicated to polishing for a well-known footwear company. After an initial introductory part, we proceed with a brief overview of the tool used to perform the various analyzes and simulations, a specific software for the design of robotic stations. Subsequently, the setup of the cell is analyzed, then the elements that compose it, the positioning criteria of the collaborative robot and all the safety aspects regarding the human-robot interaction for which it was also necessary to perform an ergonomic analysis. The next chapter deals with the preliminary design of the polishing end effector, thus starting with the analysis of the manual processing to be emulated, the choice of the appropriate kinematics and the related actuation system, and then dealing with the CAD modeling of the device and its components. After the prototyping of the tool, it was necessary to validate it within the simulation environment, by programming specific processes to verify the reachability of the robot in the execution of the trajectories.
2020
2021-12-17
Design of a collaborative robotic station for shoe polishing
Nell’ambito dell’automazione industriale, la robotica collaborativa rappresenta un tema molto importante che sta trovando sempre più applicazione nei processi produttivi. I robot collaborativi, detti anche cobot, offrono numerosi vantaggi in termini di flessibilità, produttività e sicurezza, che li rendono ideali per l’automatizzazione di processi in cui i normali robot industriali non sono in grado di intervenire. Questa tecnologia permette infatti di valorizzare i rispettivi punti di forza di umani e robot nell’esecuzione dei compiti. Nasce quindi la possibilità di aumentare il livello di automazione anche in quei settori, come l’ambito calzaturiero, in cui gli standard di qualità e il livello di artigianalità non permettono l’esclusione di un operatore esperto dalle fasi più delicate del processo. Nella seguente tesi sono mostrate le attività svolte durante il periodo di tirocinio presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche (DIISM) dell’Università Politecnica delle Marche. Il tirocinio è consistito nella partecipazione alle fasi preliminari di un progetto, il cui scopo è l’implementazione di una cella collaborativa dedicata alla lucidatura per una nota azienda calzaturiera. Dopo una prima parte introduttiva si procede con una breve panoramica sullo strumento utilizzato per eseguire le varie analisi e simulazioni, un software specifico per la progettazione di stazioni robotizzate. Successivamente viene analizzato il setup della cella, quindi gli elementi che la compongono, i criteri di posizionamento del robot collaborativo e tutti gli aspetti di sicurezza riguardo all’interazione umano-robot per cui è stato necessario eseguire anche un’analisi ergonomica. Nel capitolo successivo si affronta la progettazione preliminare del terminale di lucidatura, partendo quindi con l’analisi della lavorazione manuale da emulare, la scelta dell’opportuno cinematismo e del relativo sistema di attuazione, per poi trattare la modellazione CAD del dispositivo e dei suoi componenti. Dopo la prototipazione del tool è stato necessario validarlo all’interno dell’ambiente di simulazione, programmando delle lavorazioni apposite per verificare la raggiungibilità del robot nell’esecuzione delle traiettorie.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12075/7485