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.
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.
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».
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.
I’m proud to announce that we basically reached an agreement with SPRINGER-NATURE (the recognized best publisher in science and technology) for the upcoming book: Pires, J. Norberto, Amin S. Azar, “Additive-manufacturing robots: Fundamentals, Technologies and Systems”, Springer-Nature Book, Switerland, May, 2019 I want to thank my co-author, Amin S. Azar, for joining me in this project, a key researcher at the Materials processing and modelling group at SINTEF (Norway) – a research group managed by Dr. Mohammed M’Hamdi. I want also to thank Springer-NATURE (Switzerland) for the trust and support, namely my editor Anthony Doyle.
It was/is a pleasure working with you Amin.
همکاری با تو تجربه خوبی بود, امین
Abstract of the BOOK
This book is about additive manufacturing of large metal parts. 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. In the 1980s the rapid prototyping method was developed as a way to produce 3D objects, layer by layer, directly from CAD packages. It was a significant advance in industry, since models and prototypes could be easily produced.
Additive Manufacturing (AM) extended significantly this concept, just by introducing a set of technologies that allow a 3D object to be built by the simple process of adding layer upon layer of material until reaching the desired shape. The main advantage of the Additive Manufacturing (AM) is the versatility of the concept, which allows to create virtually any 3D shape, since they are all bases in layer-by-layer manufacturing. Consequently, modelling and prototyping were the first applications. But quickly it started to be applied to manufacturing of small series, tricky parts, etc., and are now seriously considered for the production of large metal parts that are difficult to manufacture in traditional manufacturing plants, i.e., using traditional manufacturing technologies. Also, producing complex 3D parts, for several industries, including aeronautics and space, seems easier and more efficient if AM is included in the manufacturing process.
In fact, AM has grown significantly in the past years, especially because of the industrial interest on the subject. However, it is important to clarify that AM is not just limited to the commonly used printers, optimized to build plastic parts. ASTM committee, published a set of standards which describe all the current 7 classes of AM technology.
As in the conventional technologies, each AM technology uses specifics materials, since the genetics of the processes does not allow a full material coverage.
AM promises to overcome many boundaries imposed by conventional manufacturing technologies such as the production limitations of components with complex geometries/shape, and the excessive waste of material due to excessive wall thickness or the type of the technological process.
However, it is important to notice that in an industrial environment, all of these AM technologies are only possible due to the integration of multidisciplinary areas. Industrial robot manipulators have been allied with AM technologies due to the fact that they are machines with a huge potential in this field, since they have natural characteristics that make them enabled to perform AM tasks such as the ability to perform repetitive tasks, a high reliability and performance, easy to program and control, and, the ability to fabricate large components, an option that is challenging for common AM machines. In summary, the robot-assisted AM technologies are paving the way to become an eminent part of the factories of the future. It is hard to ensure that by implementing these technologies, the challenges will be settled. Nevertheless, it is undeniable that it will help to reach a commonly acceptable resolution. In this line, the major contribution would be in terms of elevating the grade of these machinery to reach the level of plug-and-play and higher autonomy, with the objective of eliminating the inconveniences and challenges in programming of these advanced machines for executing a sophisticated printing task.
This book covers all the major AM technologies and discusses how they can be implemented using industrial robots. It pays considerable attention to system and software aspects, trying to define the rules to interface with existing software packages (simulation and material selection) and databases (materials). We expect that it could be a reference in this area, providing the valuable information that any engineer and scientist working in this area needs to have things done and to understand how things work.
Bellow 1st page of the contract with Springer-Nature for this book:
Os nossos desenvolvimentos e soluções para impressão metálica 3D foram referidos no programa “Negócios e Empresas” da TSF. Pode ouvir no site da TSF aqui ou ouvir abaixo.
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 4.ª revolução industrial: a Robótica Industrial.
Trata-se de uma área muito vasta que integra conhecimentos de muitas outras áreas científicas e técnicas, pelo que este livro não pretende ser exaustivo, pois essa seria uma tarefa impossível. Mas pretende abrir os horizontes, fornecendo as pistas necessárias para quem procura uma introdução ou um complemento. Nessa perspetiva, tem capítulos mais introdutórios e outros mais avançados, procurando, assim, responder aos dois tipos de público.
Este livro foi preparado para ser um guia detalhado para uma disciplina de Robótica Industrial ao nível do terceiro ou quarto ano de um curso superior, universitário ou politécnico, de Engenharia Mecânica, Industrial, de Produção, Eletrotécnica, etc., estando também particularmente adaptado para profissionais da indústria de automação, como os integradores desistema, incluindo utilizadores finais. O livro contém 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.
Ribeiro, F., Pires J.N., Amin S. Azar, “Implementation of a robot control architecture for additive manufacturing applications”, Industrial Robot: An International Journal, to appear, 2019 (IF 2017: 1,213);
Neves, J., Serrario, D., Pires J.N., “Application of Mixed Reality in Robot Manipulator Programming”, Industrial Robot: An International Journal, Vol.45, Nº5, 2018 (IF 2017: 1,213);
Pires J.N., Amin S. Azar, “Advances in Robotics for Additive/Hybrid Manufacturing: Robot Control, Speech Interface and Path Planning”, Industrial Robot: An International Journal, Vol.45, Nº3, 2018 (IF 2017: 1,213);
Pires J. N., Amin S. Azar, “Norsk bidrag til kombinert revolusjon av 3D-printing og robotikk”, Maskinregisteret Journal (Norway), March 2017 (online journal distributed by major companies in northern Europe);
Pires J.N., Amin S. Azar, “Add, Subtract, and Finish in the same Manufacturing Platform”, January 2017 (3ders.org is the most read only magazine in 3D Printing – 1.5 million readers per month).
Será lançado em breve o meu novo livro “Automação e Controlo Industrial”, com a editora Lidel.
A área da Automação e Controlo Industrial é muito vasta e diversificada, sendo hoje crítica para todas as áreas de atividade industrial. Neste livro, composto por 6 capítulos, introduzem-se matérias essenciais para as áreas de Automação e Controlo Industrial e que se encontram dispersas por várias publicações. Nessa perspetiva, procurou-se introduzir o essencial desses assuntos neste livro, como forma de promover uma revisão fundamentada e apoiada, quando necessário, em referências externas que funcionem como complemento do que aqui é exposto. Para além disso, o livro utiliza dezenas de exemplos totalmente resolvidos pelo autor, cujo detalhe, incluindo código e outros materiais, são fornecidos com o livro.
Este livro foi preparado para ser um guia detalhado para uma disciplina de Automação e Controlo Industrial ao nível do terceiro ou quarto ano de um curso superior, universitário ou politécnico, de Engenharia Mecânica, Industrial, de Produção, Eletrotécnica, etc., estando também particularmente adaptado para profissionais da indústria de automação, como os integradores de sistemas, incluindo utilizadores finais. O livro contém 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 neste site desenvolvido pelo autor.
Este livro funciona em complemento de um outro livro do mesmo autor intitulado “Robótica Industrial” e que aborda aspetos relacionados com a utilização e programação de sistemas automáticos baseados em robôs industriais. Os dois livros partilham um conjunto de aplicações e software que foram especialmente construídas para ilustrar os conceitos e os exemplos apresentados nos referidos livros.
Sempre que publico artigos a métrica que procuro é o número de leituras. Os artigos são fontes de informação, são uma forma que temos de divulgar resultados e aquilo que fazemos. É esse o meu primeiro objetivo.
Por isso, quando vejo que os meus artigos têm altas taxas de leituras fico satisfeito comigo mesmo e com os meus colaboradores e digo, para mim, objetivo atingido – bom trabalho, pá!
A F.Fonseca S.A. realizou nas suas instalações em Aveiro, um evento dedicado à robótica colaborativa, através do lançamento da sua nova marca de robôs colaborativos, a Techman Robot, no qual gostei muito de participar.
Este evento foi um verdadeiro sucesso, com um feedback excelente e contou com quase uma centena de participantes!
