Development of an autonomous tool trolley for use in future production: industry 4.0

Abstract

En el contexto de la Industria 4.0, y enmarcado dentro del proyecto europeo A4BLUE, este proyecto tiene como principal objetivo la automatización de un cajón de un trolley de herramientas autónomo a través de un sistema RFID que interactúa con un Arduino. El objetivo del proyecto A4BLUE es la creación de un espacio de trabajo eficiente y sostenible, adaptado a los nuevos requerimientos de la Industria 4.0. Para ello, el uso de sistemas automatizados y su interacción con los seres humanos es una de las piezas cla-ve. En este sentido, se está desarrollando un trolley de herramientas automatizado en el Instituto de Ingeniería de Producción de Componentes de Movilidad Electrónica (PEM) de la Universidad RWTH de Aquisgrán. Por lo tanto, esta tesis contribuye a la creación de este trolley, creando un sistema RFID para controlar el acceso a las herramientas en su interior, estableciendo un campo de seguridad para evitar accidentes no deseados y estableciendo un sistema de “cierre fácil" del cajón. Un actuador de cadena situado en el interior del cajón y fijado en la parte posterior del trolley es responsable del movimiento del cajón. El protagonista es el sistema RFID. Consiste en un lector colocado en la parte superior del cajón y un cierto número de tarjetas, incluyendo una tarjeta maestra y una tarjeta de reinicio. La tarjeta maestra puede añadir o quitar cualquier tarjeta del sistema, mientras que la tarjeta de reinicio tiene la función de reiniciar el sistema. Se crea un campo de seguridad alrededor del cajón por medio de dos sensores ultrasóni-cos. Cumplen la función de detener el sistema cuando el cajón está en peligro de coli-sionar con un objeto o una persona. Finalmente, un sensor de presión situado en la parte delantera del cajón cierra el cajón con un ligero toque después de que el acceso al trolley haya sido concedido.

In the context of Industry 4.0, and framed within the European project A4BLUE, this thesis finds its main objective in automatizing a drawer of an autonomous tool trolley through an RFID system which interfaces with an Arduino. The objective of the A4BLUE project is the creation of an efficient and sustainable workspace, adapted to the new requirements of Industry 4.0. For this, the use of auto-mated systems and their interaction with humans is one of the key parts. Within this purpose, an automated tool trolley is being developed at the Institute for the Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) of the RWTH Aachen University. Therefore, this thesis contributes to create this trolley, by creating an RFID system to control the access to the tools in it, setting up a security field to avoid unwanted acci-dents and establishing an ‘easy closing’ system of the drawer. A chain actuator located inside the drawer and fixed to the back of the trolley is responsible for the drawer’s movement. The main character is the RFID system. It consists of a reader placed on top of the drawer and a certain number of tags, including a master tag and a wiping tag. Master tag can add or remove any card from the system, while the wiping tag has the function of reseting the system. A security field is created surrounding the drawer by means of two ultrasonic sensors. They fulfill the function of stopping the system whenever the drawer is in danger of colliding with an object or person. Finally, a force resistive sensor placed at the front of the drawer closes the drawer by a slight touch after a granted access to the trolley.