SurfMotion: An Open Source Pipeline for Robotic Pipe Cutting and Welding
Laen...
Kuupäev
Autorid
Ajakirja pealkiri
Ajakirja ISSN
Köite pealkiri
Kirjastaja
Tartu Ülikool
Abstrakt
Robotic pipe cutting and welding are examples of precise surface-conforming tasks for
manipulator robots. Though they are commonplace industrial processes, they pose difficult
technical challenges, particularly in motion planning and execution on complex geometries.
Existing solutions are largely proprietary, expensive, and closely tied to specific hardware
platforms, while open-source alternatives are limited in scope and integration.
This thesis introduces SurfMotion, a ROS package developed to begin to bridge the gap between
open-source and proprietary solutions for surface-conforming robotic tasks. SurfMotion provides
a modular pipeline for generating, projecting and executing geometry-aware Cartesian trajectories
on complex surfaces. The package integrates surface processing, path projection, inverse
kinematics feasbility checking, and robot-agnostic trajectory execution, leveraging the ROS 2
and MoveIt frameworks.
The effectiveness of SurfMotion is demonstrated and quantified in terms of Cartesian space error,
velocity consistency, and overall smoothness of motion execution through simulated robotic
cutting and welding tasks across four example robot models (UR5, UR20, Fanuc m10ia and
Kuka iiwa14). Experimental results show that two of the MoveIt motion execution frameworks
integrated achieve sub-millimeter accuracy in path tracking.
Kirjeldus
Robotite abil lõikamine ja keevitamine on näited täpsetest, pinnaga kohanduvatest ülesannetest
manipulaatoorrobotite jaoks. Kuigi need on tööstuses tavalised protsessid, esinevad nende
puhul keerulised tehnilised väljakutsed, eriti liikumiste kavandamisel ja teostamisel keerukatel
geomeetriatel. Olemasolevad lahendused on enamasti patenteeritud, kallid ning tihedalt seotud
konkreetsete riistvaraplatvormidega, samal ajal kui avatud lähtekoodiga alternatiivid on piiratud
ulatuse ja integreeritavusega.
See magistritöö tutvustab SurfMotion’it - ROS-paketti, mis on loodud selleks, et hakata
vähendama lõhet avatud lähtekoodiga ja patenteeritud lahenduste vahel pinnaga kohanduvate
robotülesannete lahendamisel. SurfMotion pakub modulaarset torujuhet geomeetriateadlike
trajektooride genereerimiseks, projitseerimiseks ja täitmiseks keerulistel pindadel. Pakett
ühendab endas pinna töötlemise, trajektoori projitseerimise, pöördkinemaatika teostatavuse
kontrolli ning robotist sõltumatu trajektoori täitmise, kasutades ROS 2 ja MoveIt raamistikku
SurfMotion’i tõhustust demonstreeritakse ja kvantifitseeritakse Cartesiuse ruumi vea, kiiruse
püsivuse ja liikumise sujuvuse alusel läbi simuleeritud torude lõikamise ja keevitamise ülesannete
nelja, näidisroboti (UR5, UR20, Fanuc m10ia and Kuka iiwa14) puhul. Eksperimentaalsed
tulemused näitavad, et kaks integreeritud MoveIt liikumise täitmise raamistikku saavutavad
trajektoori jälgimisel submillimeetrist täpsust.
Märksõnad
Robotic pipe cutting, Robotic welding, ROS 2, MoveIt, Cartesian motion planning