Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-02-13T15:33:15Z No. of bitstreams: 1 2016_JuanSebastianToquicaArenas.pdf: 38922588 bytes, checksum: ab12415d6a1e222cfde2de946763f28a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-03-29T17:05:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JuanSebastianToquicaArenas.pdf: 38922588 bytes, checksum: ab12415d6a1e222cfde2de946763f28a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-29T17:05:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JuanSebastianToquicaArenas.pdf: 38922588 bytes, checksum: ab12415d6a1e222cfde2de946763f28a (MD5) / Este trabalho apresenta uma proposta de retrofitting para o controlador do manipulador ASEA IRB6-S2 concebido a partir de uma arquitetura aberta de controle baseada na utilização do LinuxCNC para plataforma PC X86 com Ubuntu/Linux, permitindo assim o aproveitamento da estrutura mecânica do manipulador ASEA IRB6-S2, que está em ótimo estado (juntas, elos e harmonic drives, etc), assim como parte do gabinete original para a centralização do sistema geral de controle. Tambem é apresentada a modernização do controlador trocando os motores, driver de potência, encoder e fontes de alimentação, além da inclusão do controlador LinuxCNC com o sistema operacional Ubuntu, o que permitirá o controle do manipulador usando linguagem de programação de Comando Numérico baseado na norma RS-274. O modelo cinemático direto e inverso será concebido usando a notação D-H (Denativ-Hartenberg), incorporando e descrevendo as equações homogêneas diretamente na plataforma LinuxCNC, através da definição da cinemática do Robô ASEA IRB6-S2 com cinco graus de liberdade mediante a programação em linguagem C e compatível com okernel em tempo real RTAI, sendo uma contribuição real do trabalho, pois este robô e sua cinemática não estão disponíveis na plataforma LinuxCNC. É apresentada uma visão geral do trabalho realizado sobre questões como uma proposta metodológica para o retrofitting de manipuladores industriais baseada em uma arquitetura aberta de controle, para uma atualização e adaptação de robôs que por diversos motivos foram considerados como obsoletos ou simplesmente não operacionais. Da mesma forma, a adaptação e contribuição do desenvolvimento com sistema LinuxCNC é justificado no processo de conhecer e usar suas capacidades para controlar corretamente manipuladores industriais e máquinas CNC, como a modelagem do robô ASEA IRB6-S2 com o LinuxCNC para inclusão na biblioteca padrão de manipuladores da plataforma, validando assim o conceito de arquitetura aberta que pode ser adaptado para outros robôs com cinemática não-trivial semelhantes. A modernização deste robô vai possibilitar o desenvolvimento de novos projetos que permitam consolidar o trabalho feito com uma arquitetura aberta que suporta modificações para as novas tecnologias desenvolvidas em robótica, é validada com a atualização de um robô com mais de 40 anos de ser fabricado e que se tornou novamente operacional através da metodologia proposta baseada na técnica retrofitting. / This work presents a retrofitting proposal for the ASEA IRB6-S2 Robot Controller through an open architecture using LinuxCNC for PC X86 platform with Ubuntu/Linux, taking advantage of a manipulator ASEA IRB6-S2 mechanical structure, that It is in optimal state (joint, axes and the harmonic drive gears), and using part of original control cabinet to centralize the robot control general system. Also It is presented the updating of the original controller allowing the change of servo-motor, driver, encoder and power supplies also including LinuxCNC platform with Ubuntu to enable the manipulator robot control using Numerical Control language based in RS-274 standard. The robot forward and inverse kinematic model is going to be generated by DH (Denativ-Hartenberg) convention, including and describing the specific ASEA IRB6-S2 homogenous equations directly in the LinuxCNC controller, through C programming language files with properly logical structure compatible with LinuxCNC controller and the real time kernel for Linux (RTAI), being a real contribution of this work, because this robot model and its kinematics are not available in LinuxCNC. It is presented a detailed view about the work done with relative aspects like a proposal of retrofitting methodology for industrial manipulators based in open architecture controller, updating and adapting obsolete or "out of service"robots. In the same way, adapting and developing a LinuxCNC based system is possible to take advantage of its capabilities to control correctly industrial manipulators and CNC machines, specifically for modeling the ASEA IRB6-S2 robot with LinuxCNC to include it in the example machines library, as well validating the open architecture concept to integrate other non-trivial kinematics robots to LinuxCNC controller. With the robot modernization is possible to develop new projects to consolidate this work with an open architecture that supports the integration with new technologies in robotics field, and validated with a retrofitting methodology proposal applied to a robot was built more than 40 years ago.

Empreendimentos industriais requerem o completo e preciso acompanhamento de dados de máquinas em tempo real, integrando as atividades do chão de fábrica com a engenharia, suporte e de negócios. É reconhecido que sistemas de monitoramento são fundamentais para melhorar a qualidade do produto, reduzir os tempos e para a adaptação rápida às mudanças de produção. Os sensores de processos possuem altos custos, não são compactos e são de difícil implementação. Portanto, seria estratégico desenvolver sistemas de monitoramento que utilizem ao máximo os recursos já existentes nas máquinas ferramentas e que não representem custos adicionais de implementação. O uso de CNC´s de arquitetura aberta nas indústrias é crescente. Estes se mostram como potenciais ferramentas para atender a estas exigências. Possuem os recursos necessários para a aquisição de informações administrativas e tecnológicas e para o desenvolvimento de sistemas de monitoramento. O objetivo do presente trabalho é pesquisar arquiteturas de monitoramento e supervisão para processos de usinagem que tenham como base informações disponíveis em CNC´s de arquitetura aberta. Tais sistemas, apesar de todo o potencial existente, ainda não tem sido explorados nem desenvolvidos adequadamente para os processos de usinagem. O presente trabalho é multidisciplinar nas áreas de automação e usinagem. Está dividido em partes em que são analisados tanto os elementos tecnológicos dos CNC´s abertos, bem como os processos de monitoramento e supervisão da usinagem. São apresentadas propostas no sentido de integrar as duas áreas pelo desenvolvimento de arquiteturas de software dedicadas. Os sistemas desenvolvidos foram testados em laboratório e também nas empresas parceiras. Os resultados mostram que o uso de CNC´s abertos para monitoramento e supervisão de processos é viável e proporciona funções de monitoramento/supervisão que não eram possíveis com os sistemas convencionais e sem a necessidade de recursos adicionais, como hardware, sensores e instalação. A implementação de protótipo em empresa parceira foi bem sucedida e deverá ser expandida no futuro. / Manufacturing enterprises require complete real time and accurate monitoring of machine tool data for integrating the shop floor with other company activities, as engineering, maintenance and business. It is acknowledged that monitoring systems capabilities are unavoidable to improve product quality, to reduce production time, and to the rapid adaptation in the changes of production. The use of external sensors gives high costs and do not have the advantages of compactness and the ease of use. Therefore, it is extremely advantageous to develop monitoring systems maximizing the use of the resources already existent in the machine tools and without additional costs of implementation. The use of open CNC\'s on industries is growing. This kind of control has been a great tool to attend these present requirements. It has the necessary resource to get managerial and technological information, and to develop monitoring systems. The objective of this work is to research monitoring and supervision architectures for machining process, based on information already available in open CNC\'s. Such systems, in spite of the whole existent potential, have not still been explored nor developed appropriately for the machining processes. The present work is multidisciplinary in the automation and machining areas. It is divided in parts where the technological elements of open CNC\'s are analyzed, as well as the monitoring and supervision systems of the machining processes. An architecture is proposed in the sense of integrating both monitoring and supervision. The developed systems were tested in laboratory and also in the partner companies. The results show that the use of open CNC\'s for monitoring and supervision of processes is viable and provides monitoring/ supervision functions which were not possible with the conventional systems and without the need of additional resources, as hardware and sensor installation. The prototype tested in a partner company succeeded and should be expanded in the future.

Empreendimentos industriais requerem o completo e preciso acompanhamento de dados de máquinas em tempo real, integrando as atividades do chão de fábrica com a engenharia, suporte e de negócios. É reconhecido que sistemas de monitoramento são fundamentais para melhorar a qualidade do produto, reduzir os tempos e para a adaptação rápida às mudanças de produção. Os sensores de processos possuem altos custos, não são compactos e são de difícil implementação. Portanto, seria estratégico desenvolver sistemas de monitoramento que utilizem ao máximo os recursos já existentes nas máquinas ferramentas e que não representem custos adicionais de implementação. O uso de CNC´s de arquitetura aberta nas indústrias é crescente. Estes se mostram como potenciais ferramentas para atender a estas exigências. Possuem os recursos necessários para a aquisição de informações administrativas e tecnológicas e para o desenvolvimento de sistemas de monitoramento. O objetivo do presente trabalho é pesquisar arquiteturas de monitoramento e supervisão para processos de usinagem que tenham como base informações disponíveis em CNC´s de arquitetura aberta. Tais sistemas, apesar de todo o potencial existente, ainda não tem sido explorados nem desenvolvidos adequadamente para os processos de usinagem. O presente trabalho é multidisciplinar nas áreas de automação e usinagem. Está dividido em partes em que são analisados tanto os elementos tecnológicos dos CNC´s abertos, bem como os processos de monitoramento e supervisão da usinagem. São apresentadas propostas no sentido de integrar as duas áreas pelo desenvolvimento de arquiteturas de software dedicadas. Os sistemas desenvolvidos foram testados em laboratório e também nas empresas parceiras. Os resultados mostram que o uso de CNC´s abertos para monitoramento e supervisão de processos é viável e proporciona funções de monitoramento/supervisão que não eram possíveis com os sistemas convencionais e sem a necessidade de recursos adicionais, como hardware, sensores e instalação. A implementação de protótipo em empresa parceira foi bem sucedida e deverá ser expandida no futuro. / Manufacturing enterprises require complete real time and accurate monitoring of machine tool data for integrating the shop floor with other company activities, as engineering, maintenance and business. It is acknowledged that monitoring systems capabilities are unavoidable to improve product quality, to reduce production time, and to the rapid adaptation in the changes of production. The use of external sensors gives high costs and do not have the advantages of compactness and the ease of use. Therefore, it is extremely advantageous to develop monitoring systems maximizing the use of the resources already existent in the machine tools and without additional costs of implementation. The use of open CNC\'s on industries is growing. This kind of control has been a great tool to attend these present requirements. It has the necessary resource to get managerial and technological information, and to develop monitoring systems. The objective of this work is to research monitoring and supervision architectures for machining process, based on information already available in open CNC\'s. Such systems, in spite of the whole existent potential, have not still been explored nor developed appropriately for the machining processes. The present work is multidisciplinary in the automation and machining areas. It is divided in parts where the technological elements of open CNC\'s are analyzed, as well as the monitoring and supervision systems of the machining processes. An architecture is proposed in the sense of integrating both monitoring and supervision. The developed systems were tested in laboratory and also in the partner companies. The results show that the use of open CNC\'s for monitoring and supervision of processes is viable and provides monitoring/ supervision functions which were not possible with the conventional systems and without the need of additional resources, as hardware and sensor installation. The prototype tested in a partner company succeeded and should be expanded in the future.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-11-07T12:44:52Z No. of bitstreams: 1 leandrosimoesdasilva.pdf: 2246306 bytes, checksum: 62b13cb16a4ded100e15966fba624bc5 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-11-09T14:37:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leandrosimoesdasilva.pdf: 2246306 bytes, checksum: 62b13cb16a4ded100e15966fba624bc5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-09T14:37:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leandrosimoesdasilva.pdf: 2246306 bytes, checksum: 62b13cb16a4ded100e15966fba624bc5 (MD5) Previous issue date: 2017-09-01 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sistemas de Recomendação podem ser definidos como sistemas capazes de recomendar recursos aderentes ao perfil e contexto do usuário ou grupo de usuários, podendo ser aplicados em diversos domínios, tais como educação, turismo e e-Science. Devido a esta característica adaptável é possível encontrar diversos modelos de recomendação na literatura, cada um com combinações de métodos e algoritmos distintos. Essa variedade de modelos de recomendação pode dificultar o processo de implementação de Sistemas de Recomendação. Neste cenário, a presente dissertação apresenta a arquitetura aberta MMRecommender, onde através da combinação de componentes presentes em cada etapa é possível instanciar modelos de recomendação que podem ser aplicados a diversos domínios. Para avaliar a arquitetura são apresentados três estudos de casos sob perspectivas diferentes: o primeiro estudo de caso foca na adaptação de um Sistema de Recomendação existente para a arquitetura MMRecommender, o segundo estudo de caso implementa um modelo de recomendação criado a partir da arquitetura proposta em um ecossistema de software científico, e, por último, um estudo de caso evidenciando como a arquitetura proposta viabilizou a implementação de um Sistema de Recomendação turístico utilizado nas olimpíadas RIO 2016. Após a avaliação de cada estudo de caso foram obtidos indícios de que a arquitetura proposta pode auxiliar na construção de modelos de recomendação. / Recommender Systems can be defined as systems capable of recommending resources adhering to user or group of user’s profile and context, and can be applied in several domains, such as education, tourism and e-science. Due to this adaptive feature, it is possible to find several recommender models in the literature, each with combinations of different methods and algorithms. This variety of recommendation models can make it difficult to implement Recommender Systems. In this scenario, the present dissertation presents an open architecture MMRecommender, where through the combination of components present in each step it is possible to instantiate recommender models that can be applied to several application domains. To evaluate the architecture, three case studies are presented under different perspectives: the first case study focuses on the adaptation of an existing Recommender System to the MMRecommender architecture, the second case study implements a recommender model created from the proposed architecture in a scientific software ecosystem, and finally a case study evidences how the proposed architecture made possible the implementation of a Tourist Recommender System used in the RIO 2016 Olympic Games. After evaluating each case study it was possible to identify indications that the proposed architecture can help in the construction of recommender models.

Este trabalho apresenta uma Análise sobre os Comandos Numéricos Computadorizados de Arquitetura Aberta aplicado na automação de Máquina-ferramentas e no uso da manufatura. É realizado uma classificação das Arquiteturas Abertas (em relação ao hardware, software, funcionalidade e flexibilidade) e uma comparação entre os CNC\'s convencionais e os CNC\'s de Arquitetura Aberta. / This work presents an Open Architecture CNCs analysis. An Open Architecture classification using hardware, software, functionality and flexibility are presented. A comparison table with conventional CNCs and this new class of CNCs are elaborated.

Este trabalho apresenta uma Análise sobre os Comandos Numéricos Computadorizados de Arquitetura Aberta aplicado na automação de Máquina-ferramentas e no uso da manufatura. É realizado uma classificação das Arquiteturas Abertas (em relação ao hardware, software, funcionalidade e flexibilidade) e uma comparação entre os CNC\'s convencionais e os CNC\'s de Arquitetura Aberta. / This work presents an Open Architecture CNCs analysis. An Open Architecture classification using hardware, software, functionality and flexibility are presented. A comparison table with conventional CNCs and this new class of CNCs are elaborated.