[ES] La presente tesis aborda la Interacción Humano-Robot para tareas industriales de tratamiento superficial, con el objetivo de obtener una verdadera sinergia entre el operador humano y el sistema robotizado, así como un funcionamiento robusto. En concreto, la tesis establece las bases sobre las cuales un robot con asistencia por teleoperación o autónomamente interacciona con los humanos y con los otros robots en la zona de trabajo. Las propuestas se validan mediante experimentación real utilizando hasta dos robots manipuladores 6R y 7R respectivamente. Las principales contribuciones son: - Asistencia robótica para el lijado industrial con aproximación suave a la superficie y restricciones de límite - Control de robots bimanuales usando teleoperación asistida para tareas de tratamiento superficial - Interfaz basada en Realidad Aumentada para la teleoperación de robots bimanuales La aplicación de técnicas de Control en Modo Deslizante (SMC, por sussiglas en inglés) tanto convencional como no convencional y una arquitectura de control basada en prioridades son las herramientas clave para el desarrollo de estas contribuciones. / [CA] La present tesi aborda la Interacció Humà-Robot per a tasques industrials de tractament de superfícies, amb l'objectiu d'obtindre una veritable sinergia entre l'operador humà i el sistema robotitzat, així com un funcionament robust. En concret, la tesi estableix les bases sobre les quals un robot amb assistència per teleoperació o autònomament interacciona amb els humans i amb els altres robots a la zona de treball. Les propostes es validen mitjançant experimentació real utilitzant fins a dos robots manipuladors 6R i 7R, respectivament. Les principals contribucions són: - Assistència robòtica per al poliment industrial amb aproximació suau a la superfície i restriccions de límit - Control de robots bimanuals emprant teleoperació assistida per a tasques de tractament superficial - Intefaç basada en Realitat Augmentada per a la teleoperació de robots bimanuals L'aplicació de tècniques de Control en Mode Lliscant (SMC, per les seues sigles en anglés)tant convencional com no convencional i una arquitectura de control basada en prioritats són les eines clau pel desenvolupament d'aquestes contribucions. / [EN] The present thesis work addresses Human-Robot Interaction for industrial surface treatment tasks, aiming to attain a true synergy between the human operator and the robot system, as well as a robust performance. Specifically, this thesis establishes the basis on which a robot, either assisted by teleoperation or working autonomously, interacts with humans and with other robots in its working area. These proposals are validated through real experimentation using up to two robot manipulators, 6R and 7R respectively. The main contributions are: - Robotic assistance for industrial sanding with a smooth approach to the surface and boundary constraints - Bimanual robot control using assisted teleoperation for surface treatment tasks - Augmented reality-based interface for bimanual robot teleoperation The appliance of conventional and non-conventional Sliding Mode Control (SMC) techniques and a priority-based control architecture are the fundamental tools for the development of these contributions. / García Fernández, A. (2023). Robust human-robot collaboration for polishing tasks in the automotive industry [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/198673

Abstract In the world where every sector of industrial manufacturing is being converted toautomated systems, surface finishing processes like sanding and polishing seem to lag.This phenomenon is not surprising as these processes are complex to optimize. Therehave been projects going on with the support of European Commission to findsolutions under SYMPLEXITY (Symbiotic Human-Robot Solutions for ComplexSurface Finishing Operations). One of the projects in under this include poliMATIC(Automated Polishing for the European Tooling Industry). Halmstad University isinvolved in doing projects. This project took a portion of this study in aim to understand a foam material’s behavior used for sanding tool at the tip of a robotic arm. This is studied using a forcemeasurement system developed at Halmstad University. The project has two sectionsand starts with one; Understanding the force measurement system and upgrading innecessary ways. Two; studying how the foam material compressive hardness propertyis affected when the material is fit with sandpaper for sanding operation using theforce measurement system. The study finally revealed how the combination of thefoam with sandpaper affects the robustness of the material, and significantlyimproved the output of the system with by reducing the noise level with 40%.

En förväntad ökning av jordens befolkning ställer den redan ökande fiberkonsumtionen på sin spets. Bomull är en av de mest frekvent använda textilfibrerna men dess vatten- och kemikalieanvändning i framställningsprocessen har lett till förödande konsekvenser för människa och miljö. Flera alternativa, hållbara fibrer behöver därmed introduceras på marknaden. Garn av papper från råvaran abacá har länge använts till textila ändamål till följd av dess goda mekaniska egenskaper. På senare år har intresset för fibern ökat främst på grund av dess miljömässiga fördelar i jämförelse med bomull. Garn av papper är dock styvt och känns strävt mot huden. För att vidga pappersgarnets användningsområden måste därför dess taktila egenskaper förbättras genom någon typ av behandling. Textilproduktion är kemikaliekrävande och flertalet av kemikalierna som används är miljö- och hälsofarliga. Det är därför av intresse att hitta en mekanisk metod för mjukgöring snarare än en kemisk. En sådan mjukgöring har därav utvecklats och undersökts inom projektets ramar. Mjukgöringen är en smärglingsbehandling i garnform där garnet leds genom en bladspännare utrustad med två sandpapper som smärgeldukar. Behandlingen ämnar öka antalet utstickande fiberändar och på så vis efterlikna känslan av ett stapelfibergarn. Genom att garnet behandlas redan i garnstadiet kan det sedan användas till valfri textil konstruktionsteknik. För att undersöka effekten av smärglingsbehandlingen har studien delats in i två delar. Den ena delen undersöker två klassiska denimvävar av 100 % papper där väftgarnet i den ena väven har smärglats en gång medan väftgarnet i den andra är obehandlat. Kawabata Evaluation System (KES) har använts för att objektivt analysera vävarnas taktila egenskaper, alltså hur de känns vid beröring. För att undersöka hur vävens ytstruktur förändrats till följd av behandlingen har provkropparna fotograferats i svepelektronmikroskop (SEM) och ljusmikroskop. Studiens andra del undersöker effekten av upprepade smärglingsbehandlingar på garn. Pappersgarner som behandlats mellan noll och fem gånger undersöks dels gällande dess mekaniska egenskaper men även visuellt i SEM och med hjälp av ljusmikroskop. Behandlingen förväntas minska garnets styrka. För att kontrollera om de behandlade garnerna är tillräckligt starka för att användas i en industriell vävprocess trots den mekaniska degraderingen jämfördes deras styrka med ett referensgarn av bomull. Majoriteten av resultaten från KES-testerna visar på att det inte är någon skillnad mellan en obehandlad väv och en väv vars väftgarn är smärglat en gång. Den behandlade väven är dock lättare att komprimera och har en större initial tjocklek än den obehandlade väven. Detta tyder på att smärglingen kan ha ändrat garnernas diameter vilket resulterat i högre invävning och därmed ökad vikt och tjocklek. Den visuella undersökningen av garnerna i ljusmikroskop pekar mot ett ökat antal utstickande fiberändar i takt med ökat antal behandlingar. Dock är skillnaden mellan det osmärglade garnet och det garn som enbart smärglats en gång liten. Dragprovning av garn visar att det pappersgarn som smärglats fem gånger har signifikant lägre brottkraft än de övriga pappersgarnerna men är starkare än referensgarnet i bomull. Detta styrker förväntningen om att smärgling försämrar styrkan på garnet men visar också att de behandlade garnerna, trots den minskade styrkan, bör vara tillräckligt starka för att användas som väftgarn i maskinell vävning. Fiberändarnas effekt i en denimväv behöver undersökas vidare för att en slutsats kring hur de påverkar den taktila komforten ska kunna dras. Metoden för garnsmärgling är i sin initiala fas och flera parametrar behöver undersökas närmare innan metoden skulle kunna implementeras på industriell skala som en metod för mjukgöring av pappersgarn med syfte att främja den framtida fibermångfalden. / An expected population increase and rising consumption of textile fibres creates a demand for both new materials and processes. Cotton is one of the most frequently used fibres but its use is resource intensive both in terms of water and chemical agents. To meet these demands a range of alternative, sustainable fibres need to be developed and introduced into the market. Due to its good mechanical properties paper yarns produced from the abacá plant have long been used in textile applications. In recent years it has also garnered increased interest as a result of its environmental benefits in comparison to cotton. However, paper yarns tend to be stiff and feel coarse in contact with skin. In order for paper yarns to have larger fields of use its tactile qualities must therefore be improved. The production of textiles is generally reliant on the use of chemicals that in varying degree pose threats both to human health and the environment as a whole. It would therefore be beneficial to develop a method for the softening of paper yarns that is based on a mechanical approach, rather than a chemical one. In this project a mechanical method of softening paper yarns has been developed and tested. The softening process is an altered approach to conventional emery grinding and is performed on yarn rather than fabric. The yarn is guided through a leaf tensioner fitted with two sand papers with the purpose to increase the number of protruding fibre ends, thereby reproducing the feel of staple fibre yarns. In order to investigate the effects of the emery grinding two classical denim weaves were produced from 100 % paper yarn. The weft yarn in one of the weaves was emery ground once while the other was left untreated. Kawabata Evaluation System (KES) was used to objectively analyze the tactile qualities of the differently treated weaves. In addition to KES-tests Scanning Electron Microscopy and light microscopy was utilized for a visual analysis. Since it would also be of interest to study the effects of repeated treatments, yarn treated up to five times was inspected both visually and mechanically. The emery grinding process is expected to decrease the strength of the yarn. To check whether the emery ground yarns were strong enough to be used in an industrial weaving process, its strength was compared to a cotton yarn previously used as a weft yarn in a denim weave. Results from KES show no significant changes concerning the majority of parameters tested on the weaves. The treated weave is however easier to compress and presents an increase in initial thickness when compared to the untreated one. This indicates that the emery grinding may have altered the yarns diameter resulting in a higher crimp in the weave causing an increase in the weight and thickness of the fabric. The visual inspection of the yarns using a digital microscope point to an increase in protruding fibre ends as the number of treatments increase. The difference between untreated paper yarn and yarn that had been emery ground once was however small. The tensile test shows that yarn that had been treated five times had a significantly lower tensile strength compared to the other paper yarns but was still stronger than the cotton yarn. This indicates that emery grinding does indeed decrease the tensile strength of the paper yarn, but that it still should be strong enough to be used in industrial weaving. Paper yarn treated more than once would have to be studied further in order to come to a conclusion about their impact on the tactile comfort of the weave. The method of emery grinding is in its initial phase and a number of parameters can be assumed to have an effect on the results of the process. In the interest of creating more diversity in textile fibres the effects of these parameters would all have to be explored before this method can be implemented on an industrial scale for the softening of paper yarns.

I mitt examensarbete undersöker jag vilken putsmetod som lämpar sig bäst för putsning av infärgat faner utan att infärgat damm fastnar på oönskade områden. Testområdet har varit avgränsat till att undersöka detta problem tillsammans med andra, icke infärgade faner. Frågan är om det finns en metod som på ett effektivt och ergonomiskt sätt garanterar ett bra resultat? Mina tester utgår från om val av material, fiberriktning och snittyta har betydelse för hur det infärgade dammet fastnar på ytan. Min förhoppning är att hantverkare och formgivare ska ta hjälp av denna undersökning för att lättare kunna göra medvetna val där infärgade faner kombineras med andra träslag. Genom intervjuer med andra hantverkare, om deras erfarenheter har ett problemområde kartlagts utifrån vad som är mest relevant för undersökningen. Även litterära studier har gjorts för att bättre förstå träts anatomiska egenskaper. För att uppnå optimala förutsättningar för att infärgat damm inte ska fasta på oönskade områden visar testerna, genom att kombinera infärgat faner med ett bandporigt träslag som har en radiell snittyta tillsammans med en fiberriktning som ligger i samma riktning som putsriktningen, med en putsmetod där direkt sug över putsytan verkar samtidigt som putsningen ger bäst förutsättning för att infärgat damm inte fastnar på oönskade områden.

Tesis por compendio / [ES] El mecanizado con brazos robots ha sido estudiado aproximadamente desde los años 90, durante este tiempo se han llevado a cabo importantes avances y descubrimientos en cuanto a su campo de aplicación. En general, los robots manipuladores tienen muchos beneficios y ventajas al ser usados en operaciones de mecanizado, tales como, flexibilidad, gran área de trabajo y facilidad de programación, entre otras, frente a las Máquinas Herramientas de Control numérico (MHCN) que necesitan de una gran inversión para trabajar piezas muy grandes o incrementar sus grados de libertad. Como desventajas, frente a las MHCN, los brazos robóticos poseen menor rigidez, lo que combinado con las altas fuerzas producidas en los procesos de mecanizado hace que aparezcan errores de precisión, desviaciones en las trayectorias, vibraciones y, por consiguiente, una mala calidad en las piezas fabricadas. Entre los brazos robots, los brazos colaborativos están en auge debido a su programación intuitiva y a sus medidas de seguridad, que les permiten trabajar en el mismo espacio que los operadores sin que estos corran riesgos. Como desventaja añadida de los robots colaborativos se encuentra la mayor flexibilidad que estos tienen en sus articulaciones, debido a que incluyen reductores del tipo Harmonic drive. El uso de un control de fuerza en procesos de mecanizado con brazos robots permite controlar y corregir en tiempo real las desviaciones generadas por la flexibilidad en las articulaciones del robot. Utilizar este método de control es beneficioso en cualquier brazo robot; sin embargo, el control interno que incluyen los robots colaborativos presenta ventajas que permiten que el control de fuerza pueda ser aplicado de una manera más eficiente. En el presente trabajo se desarrolla una propuesta real para la inclusión del control de esfuerzos en el brazo robot, así como también, se evalúa y cuantifica la capacidad de los robots industriales y colaborativos en tareas de mecanizado. La propuesta plantea cómo mejorar la utilización de un control de fuerza por bucle interior/exterior aplicado en un brazo colaborativo cuando se desconocen los pares reales de los motores del robot, así como otros parámetros internos que los fabricantes no dan a conocer. Este bucle de control interior/exterior ha sido utilizado en aplicaciones de pulido y lijado sobre diferentes materiales. Los resultados indican que el robot colaborativo es factible para realizar tales operaciones de mecanizado. Sus mejores resultados se obtienen cuando se utiliza un bucle de control interno por velocidad y un bucle de control externo de fuerza con algoritmos, Proporcional-Integral-Derivativo o Proporcional más Pre-Alimentación de la Fuerza. / [CA] El mecanitzat amb braços robots ha estat estudiat aproximadament des dels anys 90, durant aquest temps s'han dut a terme importants avanços i descobriments en el que fa al seu camp d'aplicació. En general, els robots manipuladors tenen molts beneficis i avantatges al ser usats en operacions de mecanitzat, com ara, flexibilitat, gran àrea de treball i facilitat de programació, entre d'altres, davant de Màquines Eines de Control Numèric (MECN) que necessiten d'una gran inversió per treballar peces molt grans o incrementar els seus graus de llibertat. Com a desavantatges, enfront de les MECN, els braços robòtics posseeixen menor rigidesa, el que combinat amb les altes forces produïdes en els processos de mecanitzat fa que apareguin errors de precisió, desviacions en les trajectòries, vibracions i, per tant, una mala qualitat en les peces fabricades. Entre els braços robots, els braços col·laboratius estan en auge a causa de la seva programació intuïtiva i a les seves mesures de seguretat, que els permeten treballar en el mateix espai que els operadors sense que aquests corrin riscos. Com desavantatge afegida als robots col·laboratius es troba la major flexibilitat que aquests tenen en les seves articulacions, a causa de que inclouen reductors del tipus Harmonic drive. L'ús d'un control de força en processos de mecanitzat amb braços robots permet controlar, i corregir, en temps real les desviacions generades per la flexibilitat en les articulacions del robot. Utilitzar aquest mètode de control és beneficiós en qualsevol braç robot, però, el control intern que inclouen els robots col·laboratius presenta avantatges que permeten que el control de força es puga aplicar d'una manera més eficient. En el present treball es desenvolupa una proposta real per a la inclusió del control d'esforços en el braç robot, així com s'avalua i quantifica la capacitat dels robots industrials i col·laboratius en tasques de mecanitzat. La proposta planteja com millorar la utilització d'un control de força per bucle interior/exterior aplicat en un braç col·laboratiu, quan es desconeixen els parells reals dels motors del robot, així com altres paràmetres interns que els fabricants no donen a conèixer. Aquest bucle de control interior/exterior ha estat utilitzat en aplicacions de polit sobre diferents materials. Els resultats indiquen que el robot col·laboratiu és factible de realitzar aquestes operacions de mecanitzat. Els seus millors resultats s'obtenen quan s'utilitza un bucle de control intern per velocitat i un bucle de control extern de força amb els algoritmes Proporcional-Integral-Derivatiu o Proporcional més Pre-alimentació de la Força. / [EN] Machining with robot arms has been studied approximately since the 90s; during this time, important advances and discoveries have been made in its field of application. In general, manipulative robots have many benefits and advantages when they are used in machining operations, such as flexibility, large work area, and ease of programming, among others, compared to Numerical Control Machine Tools (NCMT) that need a great investment to work very large pieces or increase their degrees of freedom. As for disadvantages, compared to NCMT, robotic arms have lower rigidity, which, combined with the high forces produced in machining processes, causes precision errors, path deviations, vibrations, and, consequently, poor quality in the manufactured parts. Among robot arms, collaborative arms are on the rise due to their intuitive programming and safety measures, which allow them to work in the same space without risk for the operators. An added disadvantage of collaborative robots is their flexibility in their joints because they include Harmonic drive type reducers. The use of force control in machining processes with robot arms makes possible to control and correct, in real-time, the deviations generated by the flexibility in the robot's joints. The use of this control method is beneficial for any robot arm. However, the internal control included in collaborative robots has advantages that allow the force control to be applied more efficiently. In this work, a real proposal is developed to include effort control in the robot arm. The capacity of industrial and collaborative robots in machining tasks is evaluated and quantified. The proposal recommends how to improve the use of an inner/outer force control loop applied in a collaborative arm, when the real torques of the robot's motors are unknown and other internal parameters that manufacturers do not disclose. This inner/outer control loop has been used in polishing and sanding applications on different materials. The results indicate that the collaborative robot is feasible to perform such machining operations. Best results are obtained using an internal velocity control loop and external force control loop with Proportional-Integral-Derivative or Proportional plus Feed Forward. / The authors are grateful for the financial support of the Spanish Ministry of Economy and European Union, grant DPI2016-81002-R (AEI/FEDER, UE). This work was funded by the CONICYT PFCHA/DOCTORADO BECAS CHILE/2017 – 72180157. / Pérez Ubeda, RA. (2022). Propuesta de inclusión de esfuerzos en el control de un brazo robot para asegurar el cumplimiento de la rugosidad superficial durante operaciones de lijado en diferentes materiales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/182000 / TESIS / Compendio

The focus of this thesis is on the most commonly used types of stone, the methods of quarrying stone, stone working, the tools developed and used for that purpose, and the ways in which stone was transported and hoisted into place. This is starting from the earliest times in which large temples or buildings were constructed, namely the Neolithic, up till the time of the Roman Empire. Besides being a kind of compendium of most aspects of stone working, which could be found, also attention is given to the ideal conditions under which the construction of a large temple or monument could take place. The framework, which is developed from the description of the construction of Solomon’s Temple in Jerusalem in I Kings 5 and I Chronicles 28, is used to analyse the construction of a number of other temples in different times, places and settings, and with the use of different materials, to test if the framework is applicable in all these situations. Moreover, also other aspects of stone working, such as mosaics and the manufacturing of stone vessels in Jerusalem are described and analysed as to their origins and uses. The intention is to give an overview of the many ways in which stone has been used, so that the reader can get an idea of how large temples and monuments were built and to gain an understanding of what kind of technical know-how and ingenuity existed in antiquity. / Religious Studies and Arabic / D. Phil. (Religious Studies (Biblical Archaeology))