SurfMotion: An Open Source Pipeline for Robotic Pipe Cutting and Welding

Laen...
Pisipilt

Kuupäev

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

Viide