Departamento de Engenharia Electromecânica
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Browsing Departamento de Engenharia Electromecânica by advisor "Aguiar, Martim Lima de"
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- Aplicação do robô colaborativo UR3e no ensino na área da robóticaPublication . Nunes, Luís Carlos Baptista; Gaspar, Pedro Miguel de Figueiredo Dinis Oliveira; Aguiar, Martim Lima deNos dias de hoje vive-se uma constante evolução ao nível da robótica. Podemos encontrar robôs em qualquer lado, numa farmácia, num hospital, numa fábrica, até mesmo em casa, e a lista continua. O que para as gerações antigas era novidade, ver um robô, para as gerações mais recentes e uma situação comum. A falta de mão-de-obra qualificada é um problema. Nomeadamente, a falta de pessoal qualificado e com experiência é mais visível na indústria, o que compromete a capacidade de produção nacional. Este défice de mão-de-obra qualificado tem vindo a sofrer uma ligeira melhoria. Com o avanço tecnológico e com a maior facilidade de as pessoas poderem frequentar um curso superior ou até mesmo cursos de especialização profissional. No entanto tem de existir um esforço por parte das entidades formadoras em atualizar os cursos com base nas necessidades das entidades empregadoras. Nesta dissertação é apresentada a criação de uma infraestrutura de apoio às atividades laboratoriais em cursos e disciplinas de Robótica Industrial. A infraestrutura de forma matricial é composta por um conjunto de elementos, ponto de partida, ponto de chegada, obstáculos, seções de poste e seções de pista com diferentes comprimentos, que podem estar em diferentes posições e organização, sendo variável a colocação dos três primeiros tipos de elementos, por parte do utilizador. Os diferentes elementos foram desenvolvidos por fabrico aditivo em PLA e possuem diferentes cores para serem identificáveis. Esta infraestrutura permite a construção, de forma autónoma, de uma pista por parte de um robô colaborativo, em particular um manipulador UR3e da Universal Robots, que utiliza visão computacional para identificar os pontos de partida e de chegada, assim como dos obstáculos. Por via da aplicação do algoritmo do caminho mais curto, o robô constrói um trajeto para um berlinde a percorrer, desde o ponto de partida até ao ponto de chegada, evitando os obstáculos, com base na quantidade de movimento adquirida pela ação da gravidade decorrente das diferentes alturas a que são colocadas as seções de pista. A programação dos processos (deteção da posição dos elementos pontos de partida e de chegada, e obstáculos por visão computacional, determinação do caminho mais curto, estratégia de construção da pista, e posicionamento e movimento do robô) foi realizado na linguagem de programação Python. Os protocolos para realização do trabalho laboratorial desenvolvido estão divididos em 3 níveis de conhecimento e consequentemente de dificuldade. O primeiro nível de dificuldade, o mais simples, consiste em mover peças (peça da posição inicial, peça da posição final e as peças obstáculo), de uma posição onde estão armazenadas para as posições definidas no protocolo. No protocolo que diz respeito ao segundo nível de dificuldade, as peças vão ser colocadas no tapete rolante por uma determinada ordem, e o robô, à medida que as vai buscar ao tapete rolante, coloca-as consoante a ordem definida no protocolo. Por fim, no protocolo nível três, o de maior grau de dificuldade, as peças vão ser colocadas no tapete rolante de uma forma aleatória. O robô terá que detetar a cor da peça fazendo uso da câmara que tem acoplada na sua flange e consoante a cor da peça, terá de a colocar de acordo com a disposição que se encontra definida no protocolo. Este trabalho tem como objetivo ajudar a colmatar a necessidade de mão-de-obra qualificada na indústria afeta a trabalhos com manipuladores robóticos. A realização dos trabalhos nas componentes laboratoriais de cursos e disciplinas de robótica industrial vão auxiliar a aquisição de competências dos alunos ao nível da programação de manipuladores robóticos.
- Desempenho Mecânico de Filamento rPET obtido por Termoformagem para Fabrico AditivoPublication . Pires, Pedro Nabais; Aguiar, Martim Lima de; Vieira, André Ferreira CostaA popularização do uso de impressoras 3D em ambientes domésticos reflete o avanço tecnológico que estamos a viver, mas também suscita preocupações ambientais, particularmente no que diz respeito à poluição por plástico. Embora a reciclagem seja vista como uma solução para a poluição, a sua eficácia é questionável, sendo que muitas vezes gera mais resíduos do que soluções. O aumento da produção de plástico e o descarte inadequado de produtos como garrafas PET agravam este problema. Este estudo pretende apresentar uma alternativa para a reciclagem de garrafas PET, transformando-as em filamento para impressoras 3D. A ideia central é promover a independência dos utilizadores na produção de filamento, reduzindo o lixo doméstico e, consequentemente, a poluição ambiental. A máquina desenvolvida neste trabalho oferece uma solução inovadora para a gestão de resíduos, que pode ser recriada e utilizada para uso pessoal ou mesmo em ambientes como universidades, tornando a reciclagem de garrafas PET acessível e com uma recompensa direta para quem a faz. Ao focar-se inicialmente em garrafas PET devido à sua abundância e facilidade de reciclagem, o equipamento procura simplificar o processo de produção de filamento. No entanto, existe margem para futuras melhorias, tais como o tratamento de outros materiais termoplásticos ou a adição de fibras para melhorar as propriedades mecânicas do filamento. Este trabalho não só contribui para mitigar a poluição por plástico, como também promove uma cultura de sustentabilidade e responsabilidade ambiental, salientando a importância de soluções práticas e acessíveis para enfrentar os desafios ambientais globais.
- Desenvolvimento de Garras Macias com Materiais Flexíveis através de Fabrico AditivoPublication . Lang, Luan Matheus Capeletti; Gaspar, Pedro Miguel de Figueiredo Dinis Oliveira; Dutra, Thiago Assis; Aguiar, Martim Lima deO uso de garras robóticas macias na automação industrial, especialmente no setor agroindustrial e alimentar, tem sido essencial para o manuseamento seguro e eficiente de produtos delicados, como frutas. O principal objetivo da dissertação consiste no desenvolvimento de dedos robóticos macios, otimizados para a manipulação de frutos delicados. A investigação inclui um estudo experimental e análise literária para a caracterização de materiais, em particular de poliuretano termoplástico, TPU 60A e TPU 95A, para a realização de ensaios de tração. Foram também realizadas simulações numéricas, cujo erro relativo da comparação com resultados experimentais rondou 1% e R2=0,99, e produzidos protótipos impressos por fabrico aditivo, visando melhorar o design das garras e garantir o seu desempenho e resistência, com aplicação potencial em outros setores industriais. As simulações computacionais foram realizadas no software Ansys para avaliar três modelos de garras, Straight, Constant Curve e Beak, com foco em tensões, deformações e forças de reação. Embora o modelo Straight se tenha destacado nas simulações, nos testes práticos o modelo Beak apresentou maior desempenho, com melhor distribuição de tensões e maior força de preensão, sendo mais adequado para o manuseamento de frutos. Os ensaios experimentais mostraram que o TPU 60A é mais flexível e adequado para o manuseamento delicado, enquanto o TPU 95A, por ser mais rígido, não é adequados para frutos. Por fim, é concluído que o TPU 60A é o mais indicado para o desenvolvimento de garras robóticas macias dirigidas ao manuseamento de produtos sensíveis. A impressão 3D de garras macias para o manuseamento de produtos sensíveis, como frutos, oferece vantagens como a personalização geométrica para ajustes de preensão e assim, evitar danos, além de uma rápida produção com designs específicos. Esta tecnologia também se expande para outras áreas onde seja essencial um controlo delicado. Assim, o fabrico aditivo melhora o manuseamento de produtos frágeis e delicados, abrindo novas possibilidades em diferentes setores tecnológicos.
- Desenvolvimento de recursos educacionais integrados numa abordagem STEM utilizando kits de robótica móvelPublication . Antunes, Rodrigo Mendes; Gaspar, Pedro Miguel de Figueiredo Dinis Oliveira; Aguiar, Martim Lima deA Indústria 4.0 trouxe consigo uma onda de tecnologias de ponta, como a Fabrico Aditivo, Inteligência Artificial, Realidade Aumentada, Sistemas Ciberfísicos, Blockchain, Cibersegurança e muitas outras. Estas inovações têm transformado diversos setores, capacitando as empresas a enfrentarem desafios como as flutuações imprevisíveis na procura e a volatilidade do mercado. No entanto, a Indústria 4.0 enfrenta um obstáculo significativo em termos de questões relacionadas com recursos humanos. Para operar efetivamente neste ambiente evoluído, os funcionários precisam de formação adequada, o que exige a implementação de práticas de gestão eficazes. Isto assegura que os trabalhadores qualificados possam adaptar-se às exigências das fábricas inteligentes. Ao estabelecer políticas favoráveis, as organizações podem aprimorar as suas capacidades dinâmicas, fomentando uma cultura inovadora que impulsiona o progresso contínuo na indústria. Utilizar kits de robótica móvel numa abordagem STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics - Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática) pode proporcionar uma experiência de aprendizagem mais envolvente e prática para os estudantes, ajudando-os a desenvolver competências em programação, resolução de problemas e pensamento crítico. Além disso, a integração de recursos educacionais nesta abordagem pode ser uma forma eficaz de envolver os estudantes em atividades práticas e estimular o seu interesse pelas disciplinas STEM. Este trabalho envolve o desenvolvimento de protocolos laboratoriais para diferentes níveis académicos, numa abordagem sequencial que aprofunda o conhecimento STEM, com o objetivo de ensinar robótica utilizando kits de robótica móvel. O desenvolvimento de código e complementos para os protocolos laboratoriais e a realização de testes num ambiente de sala de aula também estão incluídos. O processo de ensino/aprendizagem é avaliado através de inquéritos regulares aos estudantes. No geral, este trabalho tem como objetivo fornecer uma abordagem pedagógica prática e interdisciplinar para o ensino de robótica utilizando kits de robótica móvel, com foco no desenvolvimento de competências STEM em estudantes de diferentes níveis académicos. Esta abordagem visa promover a aquisição de conhecimentos em tópicos fundamentais para o futuro da engenharia.