New generation cobots are getting space in modern industrial applications, namely when humans and machines must operate closely. We are exploring several outstanding machines to be able to design advanced applications for the new industry 4.0 reality. Check out bellow a VIDEO about an APP designed to operate with the new Kassow Cobot (equipped with a Barrett Hand) 🙂
I just updated the MEDIA section with videos about our efforts in the ceramic industry, glass industry, Cutlery industry, Anoto applications for welding, jnpDrone developments and jnpHAND developments.
The ~presented videos show/demonstrate some of our efforts to design and build fully operational 3D printed robotic hands. The focus here is mainly on the tools used to design the hand, and also how to optimize and control the device.
Our 3D printing efforts were highlighted yesterday (our national day – 10 of June) in the 90 seconds of science (90 segundos de ciência) radio program.
Check here our latest developments using mixed reality for industrial robot programming and path visualization.
In the future, programming should be visual and completely accessible to non-specialists in programming and in robotics, because the collaborative work will be more efficient and attractive.
Check here some of the projects I’ve done in industry, to work better and be more efficient, to teach, to demonstrate principles and also to have FUN (don’t forget to have fun, it’s really important)! Because, no matter what you do, what is your motivation, engineering is really a lot of FUN!
The one I’m highlighting today is the jnpDrone. A thing just for the sake of building stuff, learn and have fun! I didn’t use any commercial flight controller, but instead built one from the scratch 🙂
No passado dia 16 de Maio foi apresentado na Bertrand (Contro Comercial Alma, Coimbra) o meu mais recente livro: “Automação e Controlo Industrial – Indústria 4.0“. A sessão, que contou com a presença de Reitor da Universidade de Coimbra (Amilcar Falcão), Vice-Reitor para Empreendedorismo (Luís Silva), Diretor de Automação da Siemens (António Mira), a Professora da Faculdade de Economia da Universidade do Porto (Ana Lehmann) e o responsável da editora Lidel (Frederico Annes). A sessão contou ainda com a presença do Grupo de Bandolins da Casa Museu Fernando Namora(Condeixa).
This is a join effort between me, along with Teresa Vieira, Daniel Gatões and others, at the Universidade de Coimbra (Portugal), and Amin S. Azar, at SINTEF (Norway).
Other partners are cooperating with us, like, for example RoboDK, Universidade Nova de Lisboa (Rosa Miranda and Telmo Santos), several companies and many others that I cannot make public yet.
Expect exciting news very soon 🙂
In the meantime, we’ll be launching two editorial products:
1. A Springer Naturebook, entitled “Additive-manufacturing robots: fundamentals, technologies and systems“, J. Norberto Pires (Universidade de Coimbra Portugal), Amin S. Azar (SINTEF, Norway), 2019.
2. A Springer Naturecollection of videos about Additive-Manufacturing produced and presented by J. Norberto Pires (Universidade de Coimbra, Portugal) and Amin S. Azar (SINTEF, Norway), 2019.
Stay tuned 🙂
Our Additive-manufacturing videos and papers: here.
During my professional and academic path I received several recognition awards. Check here for a the list (not complete) of awards I received about my work 🙂
My list of books was updated, including the latest 2 books for the Portuguese speaking market (which includes Brasil, Angola, Mozambique and all portuguese speaking African countries, Goa, India and Macau), but also the near to come Springer-Nature book on Additive-Manufacturing and a new product launched by Springer-Nature: Science Videos. We’ll launch soon a collection of videos on Additive-Manufacturing 🙂
A inclusão da realidade virtual na robótica, especialmente na robótica industrial, pode ser vantajosa? Pode, e muito, revela um estudo inédito realizado na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), em resposta a um desafio lançado pela DOLL Engineering, empresa alemã que desenvolve sistemas robóticos para a indústria.
A inclusão da realidade virtual na robótica, especialmente na robótica industrial, pode ser vantajosa?
Pode, e muito, revela um estudo inédito realizado na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), em resposta a um desafio lançado pela DOLL Engineering, empresa alemã que desenvolve sistemas robóticos para a indústria.
O SISTEMA DESENVOLVIDO PERMITE QUE O UTILIZADOR EXTRAIA INFORMAÇÃO VISUAL DA PEÇA REAL
Com recurso a dispositivos de realidade mista (como a usada no Microsoft HoloLens – óculos que juntam objetos de realidade virtual (hologramas) e de realidade aumentada), um grupo de investigadores do Laboratório de Robótica Industrial da FCTUC desenvolveu uma ferramenta robótica que tem tudo para «revolucionar a robótica industrial, designadamente a programação de robôs, porque estamos perante um novo conceito de interação Homem-máquina. Qualquer técnico vai poder programar um robô sem saber nada sobre ele», afirma Norberto Pires, coordenador do projeto.
Basicamente, partindo do potencial do equipamento HoloLens da Microsoft, que projeta hologramas (imagens tridimensionais) no ambiente real onde é utilizado, «o sistema desenvolvido permite que o utilizador extraia informação visual da peça real, por exemplo, do projeto em 3D dessa peça realizado numa ferramenta CAD, e a explore e manipule – visualmente em ambiente real – de acordo com a aplicação pretendida, através de simples gestos com as mãos. De seguida, transmite essa informação ao robô, que por sua vez a assimila e gera o código necessário para a realização das operações definidas, as quais podem incluir a produção da própria peça (por impressão 3D, por exemplo)», explicita o cientista da FCTUC.
Assim, esta nova ferramenta torna a programação de um robô «acessível a qualquer pessoa, uma vez que o programador deixa de ter de saber o código específico de cada máquina, como é que se programa um determinado robô, isto é, os seus detalhes, a linguagem específica usada, as características do robô, etc., ou seja, tudo isso pode ser escondido do programador, o qual se concentra somente nos aspetos operacionais», acentua Norberto Pires.
A equipa acredita que o sistema desenvolvido, em colaboração com a DOLL Engineering, terá «um vasto campo de aplicação num futuro próximo, mudando radicalmente a forma de programar robôs industriais. E, consequentemente, irá reduzir significativamente o tempo de projeção e de fabrico dos produtos, diminuindo os custos associados.»
A «integração da tecnologia de realidade virtual nos sistemas robóticos industriais atuais é, sem dúvida, um ponto de viragem na redução da complexidade para os utilizadores finais. A atual tecnologia de robôs ainda requer especialização avançada na programação», conclui Norberto Pires.
Este estudo foi publicado recentemente na revista internacional “Industrial Robot” da editora Emerald. A demonstração realizada no âmbito do projeto pode ser visualizada: aqui.
Joaquim Norberto Pires com os colaboradores João Neves e Diogo Serrario. Mais detalhes sobre o trabalho aqui.
É com prazer que anuncio que farei uma palestra a convite no XII Congresso de Construção Metálica e Mista, o qual decorrerá em Coimbra, no Convento de São Francisco, nos dias 21 e 22 de Novembro de 2019. A palestra terá o título:
“Impressão 3D de metais. Técnicas e processos de simulação. Uma plataforma robótica para deposição por laser e com soldadura”
No próximo 16 de maio, pelas 16h45, é apresentado o livro “Automação e Controlo Industrial – Indústria 4.0”, da autoria do docente da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Norberto Pires. “É um livro sobre inovações científicas e técnicas nesta área”, explica o autor. “É um manual também, no sentido em que é dedicado também a alunos, e a profissionais”, acrescenta.
Pensado para o mercado internacional, para além do nacional, Norberto Pires adianta ainda que a obra disponibiliza os exemplos online, devido à preocupação de não ter “um livro estático”. “Os códigos dos exercícios são fornecidos aos leitores”.
A sessão de apresentação, com o tema “A indústria 4.0 em Coimbra e em Portugal”, conta com a participação do Reitor da UC, Amílcar Falcão, assim como do Vice-Reitor para o empreendedorismo e inovação, Luís Simões da Silva. Vão estar também presentes na sessão o diretor geral da Siemens Automação, António Mira, e a docente da Universidade do Porto e antiga secretária de estádio da indústria, Ana Lehmann.
A apresentação acontece na livraria Bertrand do Alma Shopping e conta com a atuação do Grupo de Bandolins da Casa Museu Fernando Namora.
Convite para o lançamento do livro “Automação e Controlo Industrial – Indústria 4.0”, 16 de Maio, 16:45, na Livraria Bertrand, Centro Comercial Alma em Coimbra.
AUTOMAÇÃO E CONTROLO INDUSTRIAL Autómatos, sensores e controladores automáticos industriais são alguns dos temas abordados, destacando-se ainda as introduções a tecnologias essenciais nesta área: Matlab, Visual Studio C# e Arduino.
Um livro que me deu muito prazer a escrever e que mereceu o apoio da Siemens 🙂
Finalmente, depois de um cuidado tempo de produção, o livro “Automação e Controlo Industrial – Indústria 4.0” já está nas livrarias e pode ser adquirido online. Aqui vão alguns dos sites que encontrei na web:
Dois novos sistemas robóticos – um para fabrico aditivo e outro de realidade mista, bem como a modificação inovadora resultante do uso vulgar da denominada impressão 3D, utilizada para plásticos, mas agora dedicada a outros materiais, metálicos e cerâmicos-, todos desenvolvidos por investigadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), foram apresentados no dia 9 de abril, no lançamento da II Fase do Programa Indústria 4.0, que tem lugar no Campus de Azurém da Universidade do Minho, com a presença do Primeiro-Ministro, António Costa.
A tecnologia de impressão 3D criada na FCTUC utiliza 6 eixos de movimento, o que possibilita a impressão de peças metálicas de grandes dimensões em vários ângulos e planos, e já tem o interesse de uma das maiores fornecedoras de metal do mundo, a Tata Steel (Índia), uma vez que representa um grande avanço para toda a indústria que utilize materiais metálicos de grande envergadura (por exemplo, indústria aeronáutica e indústria do petróleo).
A aproximação entre o fabrico de filamentos de elevado teor em pós metálicos e cerâmicos para impressão 3D e o usado em misturas para injeção de pós (PIM), permite que sistemas utilizados para processamento de polímeros (injeção e também extrusão) sejam usados para a conformação por 3D de pós metálicos e cerâmicos, tornando possível, hoje, conformar com recurso a uma impressora 3D de custo reduzido, assistida por CAD, qualquer geometria e material, com a vantagem de produzirem, ao contrário de outras técnicas aditivas, peças com um acabamento quase final.
De notar que a UC possui uma longa experiência, e primordial, no fabrico de peças a partir de misturas de pós metálicos e cerâmicos, para elevadas séries de componentes com geometrias complexas ou seja para injeção e afins (PIM/Hot embossing). É nestas técnicas que se baseiam os princípios fundamentais da nova técnica de processamento 3D, dedicada a geometrias impossíveis e série moderada, que vai ser apresentada e designada por FDMet (pós metálicos ou FDC (pós cerâmicos), base de vários projetos de inovação com a indústria (ANI), em curso, sendo de salientar os denominados Coolgrafeno (co-promoção) e o Add-additive (mobilizador).
Já o sistema robótico de realidade mista promete simplificar a programação de um robô, «uma vez que o programador deixa de ter de saber o código específico de cada máquina, como é que se programa um determinado robô, isto é, os seus detalhes, a linguagem específica usada, as características do robô, etc., ou seja, tudo isso pode ser escondido do programador, o qual se concentra somente nos aspetos operacionais», afirma Norberto Pires, coordenador de dois dos projetos que foram apresentados.
Por seu lado, a coordenadora do projeto de FDMet/C, Teresa Vieira, afirma que «uma das tecnologias que é homotética da resultante da revolução industrial designada por 4.0 é sem dúvida a que se baseia nos designados Processos de Fabrico Aditivos. Nestes processos, o virtual domina os processos ditos reais/convencionais. As tecnologias que vamos apresentar representam uma grande mais-valia para as indústrias porque vão permitir simplificar processos e reduzir tempo e custos de produção».
Finalmente, o livro “Automação e Controlo Industrial – Indústria 4.0” está em produção. É um livro essencial, que escrevi com muito gosto a pensar nos meus alunos, na indústria nacional e na capacidade de fazer a diferença num cenário de “Indústria 4.0”.
Numa altura em que os sistemas automáticos, os sistemas inteligentes, a inteligência artificial e os robôs são elementos do nosso dia a dia e ameaçam fazer uma transformação radical na forma como vivemos e trabalhamos, faz sentido estudar os fundamentos de uma das áreas mais importantes nos desenvolvimentos que permitiram a quarta revolução industrial: a Automação e o Controlo Industrial. Este livro, que complementa e alarga um outro, do mesmo autor, que se dedica especificamente à temática da Robótica Industrial, foi preparado para ser um guia detalhado para uma disciplina de Automação e Controlo Industrial ao nível do terceiro ou do quarto anos de um curso superior, universitário ou politécnico, de Engenharia Mecânica, Industrial, de Produção, Eletrotécnica, etc. Está também particularmente adaptado para profissionais da indústria da automação e controlo industrial, como os integradores de sistema, incluindo utilizadores finais.
Os temas abordados incluem:
Sistemas de produção 4.0
Fundamentos de automação e controlo industrial
Guias das ferramentas Matlab e Visual Studio C#
Introdução à programação em Arduino Autómatos industriais
Introdução à eletrónica e aos sistemas de aquisição
Sensores industriais
Controladores automáticos industriais: PID
Análise de sistemas de primeira e segunda ordem
Aplicações industriais e muitos exemplos
Destacam-se as introduções feitas a várias tecnologias essenciais à compreensão e à implementação das matérias abordadas: Matlab, Visual Studio C# e programação em Arduino. A obra foi organizada para poder ser acessível a leitores de várias exigências técnicas e científicas, estando redigida numa linguagem rigorosa e acessível, acompanhada de um conjunto muito alargado de exemplos práticos totalmente desenvolvidos e explicados. Além disso, todos os programas implementados para esses exemplos, assim como vídeos de demonstração, são fornecidos num pacote de software e outras ferramentas, disponíveis num site desenvolvido pelo autor.
Tenho muitos agradecimentos a fazer. Às pessoas que trabalharam comigo e que me privilegiam com a sua amizade, aos meus alunos, à minha família e a todos as pessoas da indústria e da economia real com quem trabalhei e colaborei.
Agradeço ainda à Siemens que decidiu apoiar este livro e permite que ele chegue ao mercado a um preço mais acessível. Muito obrigado.
Finalmente, agradeço à Lidel pela confiança em mim próprio, nomeadamente, ao Eng. Frederico Annes (responsável da Lidel, pela generosidade e confiança nas minhas propostas editoriais), à Dra. Patrícia Mouro (editora sempre disponível e atenta) e à Dra. Paula Santos (pelo competentíssimo trabalho de revisão). A LIDEL é uma excelente editora. Não me esqueço que estávamos a fechar este livro e já outro me estava a ser “contratado”, para logo a seguir ao verão 🙂
O livro (“Automação e Controlo Industrial – Indústria 4.0“, J. Norberto Pires, Lidel, 2019) será apresentado em breve na livraria Bertrand do Centro Comercial ALMA (Coimbra). A data prevista é o dia 16 de Maio de 2019, pelas 17:00, numa sessão sobre “Indústria 4.0”. Em breve confirmarei – reservem na agenda 🙂
O nosso trabalho, especialmente envolvendo alunos foi referenciado no jornal universitário “A Cabra”.
Texto:Universidade de Coimbra (UC) desenvolve sistema único de programação de robôs. Destacada a necessidade de aplicar o conhecimento adquirido na prática. Por Carolina d’Oliveria
Equipa da Faculdade de Ciências e Tecnologias da
Universidade de Coimbra (FCTUC) desenvolve
ferramenta para integrar a Realidade Virtual na programação de robôs
industriais. Esta equipa, constituída por Norberto
Pires, professor
do Departamento de Engenharia Mecânica da FCTUC, e dois alunos de mestrado de
Engenharia Mecânica, João Neves e Diogo Serrario, conta com a parceria de investigadores
alemães da empresa DOLL Engineering. Norberto
Pires revela que o trabalho começou a ser desenvolvido no final do ano 2017.
O sistema permite “projetar
imagens digitais sobre a imagem real e de seguida, com a ajuda de um software,
permite que o utilizador projete trajetórias que pretende que o robô cumpra
sobre a peça real”, explica o professor da FCTUC. Acrescenta que esta
ferramenta “é uma mistura entre a realidade e a projeção virtual, usando
hologramas, designada de realidade mista.”
Segundo Norberto Pires, com a tecnologia criada
não haverá necessidade de “envolvimento de uma vasta equipa especializada no robô.”
Afirma que a pessoa que conhece o processo “pode programar o robô sem ter
conhecimento sobre a linhagem de programação, porque esta é visual”.
O professor da FCTUC realça a singularidade da
ferramenta sendo que não foi encontrado “nada comparado
com o trabalho, nem uma realização”. Considera que, por isso, este trabalho se
distingue em todos os aspetos.
Norberto
Pires considera este projeto essencial para mudar a “imagem” da UC, afirmando
que esta é “muito centrada no desenvolvimento do conhecimento
e menos na aplicação desse à realidade”. “Este tipo de coisas prova a
capacidade da UC de gerar um produto que tem uma aplicação prática”,
acrescenta. João Neves, um dos estudantes envolvidos no projeto, partilha da
mesma opinião. “É um bom ponto de partida para algo que pode crescer bastante”,
considera.
O professor do Departamento de Engenharia Mecânica da FCTUC destaca a participação dos estudantes neste tipo de projetos. “É importante reconhecer que aquilo que desenvolvem é aplicado na indústria pois, para além da sua excelência em termos de conhecimentos científicos, técnicos e teóricos, é-lhes reconhecida uma valência de aplicação prática”, lembra. João Neves realça a importância deste trabalho, que “cria um grande potencial” na sua carreira.
Call for papers: Additive and hybrid manufacturing are amongst the emerging areas of science and technology that are complementing the recent global trends in order to fully digitalize the manufacturing processes and explore the Internet of things (Industry 4.0 and e-factory concepts). Of the present AM technologies, those dedicated to metals pose several challenges as a result of their high processing temperatures and phase transformation related phenomena. Industry is expanding the capacity to perform AM with metals such as lightweight and valuable materials and alloys. In fact, the world of manufacturing is constantly expecting a disruptive innovation in manufacturing systems that could enable autonomous and cost-effective production of radically new materials. In light of these interests, advancements in robotics equipped with high-end sensors for monitoring and autonomous operations are ultimately required to meet the increasing demand of the industry. This Special Issue aims to bring together papers authored by specialists from academia and industry highlighting the latest developments in additive-/hybrid-manufacturing. Special attention is given to the system issues, namely, robotic setups, software, path planning, CAD interfaces and programming, sensors, and advanced monitoring tools.
Keywords:
additive-manufacturing
robots for additive-manufacturing
industrial robots
systems for additive-manufacturing
path planning
simulation software
CAD interfaces
sensors for additive-manufacturing
artificial intelligence for additive-manufacturing
In a paper just published online for earlycite, an extensive effort to reasearch and build an architecture designed to control robot manipulators used with additive manufacturing applications is reported. The study, conducted at the Department of Mechanical Engineering of the University of Coimbra by a team led by J. Norberto Pires, which also includes the master’s degree student Filipe Ribeiro (his master’s dissertation was evaluated with 19 values in 20) and the researcher Amin S. Azar of the Norwegian institute SINTEF, was published by the scientific journal “Industrial Robot” and can be found in the link below:
Additive
manufacturing (AM) technologies have recently turned into a mainstream
production method in many industries. The adoption of new manufacturing
scenarios led to the necessity of cross-disciplinary developments by combining
several fields such as materials, robotics and computer programming. This paper
aims to describe an innovative solution for implementing robotic simulation for
AM experiments using a robot cell, which is controlled through a system control
application (SCA).
Design/methodology/approach
For
this purpose, the emulation of the AM tasks was executed by creating a robot
working station in RoboDK software, which is responsible for the automatic
administration of additive tasks. This is done by interpreting gcode from the
Slic3r software environment. Posteriorly, all the SCA and relevant graphical
user interface (GUI) were developed in Python to control the AM tasks from the
RoboDK software environment. As an extra feature, Slic3r was embedded in the
SCA to enable the generation of gcode automatically, without using the original
user interface of the software. To sum up, this paper adds a new insight in the
field of AM as it demonstrates the possibility of simulating and controlling AM
tasks into a robot station.
Findings
The
purpose of this paper is to contribute to the AM field by introducing and
implementing an SCA capable of executing/simulating robotic AM tasks. It also
shows how an advanced user can integrate advanced simulation technologies with
a real AM system, creating in this way a powerful system for R&D and
operational manufacturing tasks. As demonstrated, the creation of the AM
environment was only possible by using the RoboDk software that allows the
creation of a robot working station and its main operations.
Originality/value
Although
the AM simulation was satisfactory, it was necessary to develop an SCA capable
of controlling the whole simulation through simple commands instructed by
users. As described in this work, the development of SCA was entirely
implemented in Python by using official libraries. The solution was presented
in the form of an application capable of controlling the AM operation through a
server/client socket connection. In summary, a system architecture that is
capable of controlling an AM simulation was presented. Moreover, implementation
of commands in a simple GUI was shown as a step forward in implementation of
modern AM process controls.
The authors are: J. Norberto Pires, Professor, Department of Mechanical Engineering, University of Coimbra Filipe Ribeiro, former student of MIEM of the University of Coimbra (his thesis was evaluated with 19 values), currently engineer of the company RoboWorks (Aveiro). Amin S. Azar, PhD researcher at SINTEF, Norway.
In this presentation, for the 2019 edition of the University of Coimbra Summer School, we’ll make a demonstration on how to design parts using a 3D CAD package and how to prepare them to be 3D-Printed. We’ll also print a small part (example) to show the effectiveness of the process.
Finally, we’ll use several already printed parts to assemble a robotic hand and operate it from a personal computer. Aspects related with assembly, programming and operating with the hand will be covered.
Videos bellow show some aspects of the presented robotic hand.
*****
Nesta apresentação, preparada para a Universidade de Verão da Universidade de Coimbra – 2019, faremos uma demonstração de como projetar peças, usando uma ferramenta de CAD 3D, e de como as preparar para serem impressas em 3D. Faremos ainda, a título de exemplo, uma impressão de uma pequena peça de exemplo para mostrar a eficiência do processo.
Finalmente, usaremos várias peças já impressas para montar uma mão robótica que depois comandaremos a partir de um computador pessoal. Os aspetos relacionados com a montagem, programação e operação da mão serão cobertos nesta apresentação.
Os vídeos abaixo mostram alguns dos pormenores da mão robótica usada nesta apresentação.
This year challenge of my Robotics Course (Mechanical Engineering and Biomedical Engineering) was to 3D-print a robotic hand and automate its behavior using common electronics (here an Arduino board and servo motors).
The following videos show some aspects of the adopted designed (you can easily, starting or not from a template, design a working hand) and solution, along aspects of the software designed to control it. A few demonstrations are also included.
A third version of this hand, with lateral motion of the thumb, will be soon printed in aluminum to make a more interesting solution for industrial and biomedical applications. Hope you like it. Soon I’ll make all the files available, including drawings, electronics and software.
A nossa estratégia de impressão 3D de metais esteve no “Dias de Futuro” da Antena 1. Ouça o programa e a entrevista a J. Norberto Pires, conduzida pelo jornalista Edgar Canelas.