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Handbook of Manufacturing Systems and Design
No full textThis handbook provides a comprehensive overview of manufacturing systems, their role in product/process design, and their interconnection with Industry 4.0 perspective, especially related to design, manufacturing, and operations.
Handbook of Manufacturing Systems and Design: An Industry 4.0 Perspective presents theories and concepts of Industry 4.0, with a focus on the different types of manufacturing systems, associated design, and control strategies. It concentrates on the operations in Industry 4.0, emphasizing supply chain, logistics, risk management, and reverse engineering perspectives. Offering basic concepts and applications through to advanced topics, the handbook is a comprehensive source of knowledge as well as a vehicle to explore the future possibilities of design, techniques, methods, and operations associated with Industry 4.0. Concepts with practical applications in the form of case studies are added to each chapter to round out the many attributes this handbook offers.
This handbook targets students, engineers, managers, designers, and manufacturers. It will assist in their understanding of the core concepts of manufacturing systems in connection with Industry 4.0 and optimize alignment between supply and demand in real-time for effective implementation of the design concepts
Conception et commande d'un robot à câbles pour la manipulation dextre de pièces sur des chaînes de production
No full textThis thesis aims to design and control an underactuated Cable-Driven Parallel Robot (CDPR) with four cables for the agile handling of parts in a manufacturing line. For already installed manufacturing lines, most of the available working space is often used, and adding a new serial robot on the workshop ground is sometimes difficult. Using the ceiling to fix heavy machines is not always possible, and it could be necessary to reinforce the structure. CDPR is a way to achieve the work with a light structure, with low modification of the existing workshop. The novelty of the work lies in the fact that the majority of the existing designs place the actuating motors and the winches on the base platform, whereas in this work, the actuating motors are placed on the moving platform, making it convenient for the CDPR to be fixed in the manufacturing line with simple anchor points. First, the workspace of the CDPR for the desired environment is investigated. The underactuated nature of the robot and the positive cable tension constraint imposed due to the flexibility of the cable limit the workspace investigation to static equilibrium conditions. The classical static equilibrium equations have been used to calculate the robot workspace and the corresponding behavior of the plat- form orientation angles have been presented. Several case studies have been shown with different payloads attached to the moving platform. The dimensions of the moving platform and the base structure have also been changed to understand the possible region of the workspace where the robot performance can be satisfactory. The prototype dimensions have been fixed taking into account the workspace performance. Following this, the classical dynamic model developed in the field of CDPR has been used to implement the control law on the CDPR. The second part of the thesis presents the design and implementation of the control laws for the CDPR. The classical Input-Output Feedback Linearization (IOFL) technique is developed and simulation results have been presented. The role of internal dynamics present in the system because of the underactuation is demonstrated using their phase-plane plots. Two possible solutions have been suggested to reduce the effect of internal dynamics on the system. The first solution is to use appropriate dimensions for the platform and the base structure. Simulation results have been presented to show the behavior of the platform when the dimensions are changed. A Modified Feedback Linearization (MFL) has been proposed as an ad-hoc solution for eliminating the effects of the internal dynamics. The simulation results obtained show that the proposed ad-hoc solution performs efficiently and significantly better than the classical IOFL technique for certain dimensions of the CDPR. The use of this approach for different cases of CDPR needs to be investigated. Experimental results validating the IOFL technique are presented to demonstrate the satisfactory behavior of the CDPR with the control law developed during the thesis. The overall objective of the project is to develop a CDPR that can work with an operator in a fully functional manufacturing line and aid the worker in lifting heavy or hot objects. This thesis achieves the first step in making a functional prototype of a CDPR which will be improved further to make it collaborative.L’objectif de cette thèse est de concevoir et de contrôler un système de Robot Parallèle à Câbles (RPC) à quatre câbles pour la manipulation dextre de pièces sur des chaînes de production. Pour une ligne de fabrication déjà installée, l’espace de travail est souvent limité et l’ajout d’un nouveau robot-sériel sur le sol de l’atelier est parfois difficile. L’utilisation du plafond pour fixer une machine lourde n’est pas toujours possible car il pourrait être nécessaire de renforcer la structure. Le RPC est un moyen de réaliser la tâche avec une faible modification de l’atelier existant. La nouveauté du travail réside dans le fait que la majorité des conceptions existantes placent les moteurs d’actionnement et les treuils de la plate-forme de base, alors que dans ce travail, les moteurs d’actionnement sont embarqués sur la plate-forme mobile, ce qui permet de fixer facilement le RPC dans la chaîne de fabrication avec des points d’ancrage simples. Tout d’abord, l’espace de travail du RPC pour l’environnement souhaité est étudié. La nature sous-actionnée du robot et la contrainte d’une force de tension positive du câble imposés en raison de la flexibilité des câbles limitent sont la base d’une étude sur l’espace de travail respectant les conditions d’équilibre statique. Les équations d’équilibre statique classiques ont été utilisés pour calculer l’espace de travail du robot et le comportement correspondant de la plateforme mobile. Les angles d’orientation de la plate-forme ont été présentés. Plusieurs études de cas ont été montres avec différentes charges utiles attachées à la plate-forme mobile. Les dimensions de la plate-forme mobile et la structure de base ont également été modifiées afin de calculer le domaine de l’espace de travail où les performances du robot peuvent être satisfaisantes. Les dimensions du prototype ont été fixées en tenant compte de l’espace de travail. Par la suite, le modèle dynamique classique du RPC a été utilisé pour mettre en œuvre la loi de contrôle. La deuxième partie de la thèse présente la conception et la mise en œuvre des lois de contrôle pour la RPC. La linéarisation classique de la rétroaction entrée- sortie (IOFL) est développée et des résultats de simulation ont été présentés. Le rôle de la dynamique interne présente dans le système en raison de la sous-performance a été démontré en utilisant leur diagramme de phase. Deux solutions possibles ont été envisagées afin de réduire l’effet des dynamiques internes sur le système. La première solution consiste à utiliser des proportions appropriées pour la plate-forme et la structure de base. Des résultats de simulation ont été présentés pour montrer le comportement de la plate-forme lorsque les dimensions sont modifiées. Une linéarisation modifiée de la rétroaction (MFL) a été proposé comme une solution ad-hoc pour éliminer les effets de la dynamique interne. Les résultats de la simulation obtenus montrent que la solution ad-hoc proposée fonctionne efficacement et nettement mieux que la technique classique de l’IOFL pour certaines dimensions du RPC. L’utilisation de cette approche pour différents cas de RPC doit faire l’objet d’une étude enquête. Les résultats expérimentaux validant la technique de l’IOFL sont présentés pour démontrer le comportement satisfaisant de le RPC avec le contrôle. L’objectif global du projet est de développer un robot parallèle à câble qui peut travailler avec un opérateur dans une chaîne de fabrication pleinement fonctionnelle et aider le travailleur à soulever les objets lourds ou chauds. Cette thèse réalise la première étape pour rendre un prototype de RPC qui sera par la suite amélioré pour le rendre collaboratif
Conception et commande d'un robot à câbles pour la manipulation dextre de pièces sur des chaînes de production
No full textThis thesis aims to design and control an underactuated Cable-Driven Parallel Robot (CDPR) with four cables for the agile handling of parts in a manufacturing line. For already installed manufacturing lines, most of the available working space is often used, and adding a new serial robot on the workshop ground is sometimes difficult. Using the ceiling to fix heavy machines is not always possible, and it could be necessary to reinforce the structure. CDPR is a way to achieve the work with a light structure, with low modification of the existing workshop. The novelty of the work lies in the fact that the majority of the existing designs place the actuating motors and the winches on the base platform, whereas in this work, the actuating motors are placed on the moving platform, making it convenient for the CDPR to be fixed in the manufacturing line with simple anchor points. First, the workspace of the CDPR for the desired environment is investigated. The underactuated nature of the robot and the positive cable tension constraint imposed due to the flexibility of the cable limit the workspace investigation to static equilibrium conditions. The classical static equilibrium equations have been used to calculate the robot workspace and the corresponding behavior of the plat- form orientation angles have been presented. Several case studies have been shown with different payloads attached to the moving platform. The dimensions of the moving platform and the base structure have also been changed to understand the possible region of the workspace where the robot performance can be satisfactory. The prototype dimensions have been fixed taking into account the workspace performance. Following this, the classical dynamic model developed in the field of CDPR has been used to implement the control law on the CDPR. The second part of the thesis presents the design and implementation of the control laws for the CDPR. The classical Input-Output Feedback Linearization (IOFL) technique is developed and simulation results have been presented. The role of internal dynamics present in the system because of the underactuation is demonstrated using their phase-plane plots. Two possible solutions have been suggested to reduce the effect of internal dynamics on the system. The first solution is to use appropriate dimensions for the platform and the base structure. Simulation results have been presented to show the behavior of the platform when the dimensions are changed. A Modified Feedback Linearization (MFL) has been proposed as an ad-hoc solution for eliminating the effects of the internal dynamics. The simulation results obtained show that the proposed ad-hoc solution performs efficiently and significantly better than the classical IOFL technique for certain dimensions of the CDPR. The use of this approach for different cases of CDPR needs to be investigated. Experimental results validating the IOFL technique are presented to demonstrate the satisfactory behavior of the CDPR with the control law developed during the thesis. The overall objective of the project is to develop a CDPR that can work with an operator in a fully functional manufacturing line and aid the worker in lifting heavy or hot objects. This thesis achieves the first step in making a functional prototype of a CDPR which will be improved further to make it collaborative.L’objectif de cette thèse est de concevoir et de contrôler un système de Robot Parallèle à Câbles (RPC) à quatre câbles pour la manipulation dextre de pièces sur des chaînes de production. Pour une ligne de fabrication déjà installée, l’espace de travail est souvent limité et l’ajout d’un nouveau robot-sériel sur le sol de l’atelier est parfois difficile. L’utilisation du plafond pour fixer une machine lourde n’est pas toujours possible car il pourrait être nécessaire de renforcer la structure. Le RPC est un moyen de réaliser la tâche avec une faible modification de l’atelier existant. La nouveauté du travail réside dans le fait que la majorité des conceptions existantes placent les moteurs d’actionnement et les treuils de la plate-forme de base, alors que dans ce travail, les moteurs d’actionnement sont embarqués sur la plate-forme mobile, ce qui permet de fixer facilement le RPC dans la chaîne de fabrication avec des points d’ancrage simples. Tout d’abord, l’espace de travail du RPC pour l’environnement souhaité est étudié. La nature sous-actionnée du robot et la contrainte d’une force de tension positive du câble imposés en raison de la flexibilité des câbles limitent sont la base d’une étude sur l’espace de travail respectant les conditions d’équilibre statique. Les équations d’équilibre statique classiques ont été utilisés pour calculer l’espace de travail du robot et le comportement correspondant de la plateforme mobile. Les angles d’orientation de la plate-forme ont été présentés. Plusieurs études de cas ont été montres avec différentes charges utiles attachées à la plate-forme mobile. Les dimensions de la plate-forme mobile et la structure de base ont également été modifiées afin de calculer le domaine de l’espace de travail où les performances du robot peuvent être satisfaisantes. Les dimensions du prototype ont été fixées en tenant compte de l’espace de travail. Par la suite, le modèle dynamique classique du RPC a été utilisé pour mettre en œuvre la loi de contrôle. La deuxième partie de la thèse présente la conception et la mise en œuvre des lois de contrôle pour la RPC. La linéarisation classique de la rétroaction entrée- sortie (IOFL) est développée et des résultats de simulation ont été présentés. Le rôle de la dynamique interne présente dans le système en raison de la sous-performance a été démontré en utilisant leur diagramme de phase. Deux solutions possibles ont été envisagées afin de réduire l’effet des dynamiques internes sur le système. La première solution consiste à utiliser des proportions appropriées pour la plate-forme et la structure de base. Des résultats de simulation ont été présentés pour montrer le comportement de la plate-forme lorsque les dimensions sont modifiées. Une linéarisation modifiée de la rétroaction (MFL) a été proposé comme une solution ad-hoc pour éliminer les effets de la dynamique interne. Les résultats de la simulation obtenus montrent que la solution ad-hoc proposée fonctionne efficacement et nettement mieux que la technique classique de l’IOFL pour certaines dimensions du RPC. L’utilisation de cette approche pour différents cas de RPC doit faire l’objet d’une étude enquête. Les résultats expérimentaux validant la technique de l’IOFL sont présentés pour démontrer le comportement satisfaisant de le RPC avec le contrôle. L’objectif global du projet est de développer un robot parallèle à câble qui peut travailler avec un opérateur dans une chaîne de fabrication pleinement fonctionnelle et aider le travailleur à soulever les objets lourds ou chauds. Cette thèse réalise la première étape pour rendre un prototype de RPC qui sera par la suite amélioré pour le rendre collaboratif
Design and Control of an underactuated cable-driven robot for agile handling of parts in a manufacturing line
No full textL’objectif de cette thèse est de concevoir et de contrôler un système de Robot Parallèle à Câbles (RPC) à quatre câbles pour la manipulation dextre de pièces sur des chaînes de production. Pour une ligne de fabrication déjà installée, l’espace de travail est souvent limité et l’ajout d’un nouveau robot-sériel sur le sol de l’atelier est parfois difficile. L’utilisation du plafond pour fixer une machine lourde n’est pas toujours possible car il pourrait être nécessaire de renforcer la structure. Le RPC est un moyen de réaliser la tâche avec une faible modification de l’atelier existant. La nouveauté du travail réside dans le fait que la majorité des conceptions existantes placent les moteurs d’actionnement et les treuils de la plate-forme de base, alors que dans ce travail, les moteurs d’actionnement sont embarqués sur la plate-forme mobile, ce qui permet de fixer facilement le RPC dans la chaîne de fabrication avec des points d’ancrage simples. Tout d’abord, l’espace de travail du RPC pour l’environnement souhaité est étudié. La nature sous-actionnée du robot et la contrainte d’une force de tension positive du câble imposés en raison de la flexibilité des câbles limitent sont la base d’une étude sur l’espace de travail respectant les conditions d’équilibre statique. Les équations d’équilibre statique classiques ont été utilisés pour calculer l’espace de travail du robot et le comportement correspondant de la plateforme mobile. Les angles d’orientation de la plate-forme ont été présentés. Plusieurs études de cas ont été montres avec différentes charges utiles attachées à la plate-forme mobile. Les dimensions de la plate-forme mobile et la structure de base ont également été modifiées afin de calculer le domaine de l’espace de travail où les performances du robot peuvent être satisfaisantes. Les dimensions du prototype ont été fixées en tenant compte de l’espace de travail. Par la suite, le modèle dynamique classique du RPC a été utilisé pour mettre en œuvre la loi de contrôle. La deuxième partie de la thèse présente la conception et la mise en œuvre des lois de contrôle pour la RPC. La linéarisation classique de la rétroaction entrée- sortie (IOFL) est développée et des résultats de simulation ont été présentés. Le rôle de la dynamique interne présente dans le système en raison de la sous-performance a été démontré en utilisant leur diagramme de phase. Deux solutions possibles ont été envisagées afin de réduire l’effet des dynamiques internes sur le système. La première solution consiste à utiliser des proportions appropriées pour la plate-forme et la structure de base. Des résultats de simulation ont été présentés pour montrer le comportement de la plate-forme lorsque les dimensions sont modifiées. Une linéarisation modifiée de la rétroaction (MFL) a été proposé comme une solution ad-hoc pour éliminer les effets de la dynamique interne. Les résultats de la simulation obtenus montrent que la solution ad-hoc proposée fonctionne efficacement et nettement mieux que la technique classique de l’IOFL pour certaines dimensions du RPC. L’utilisation de cette approche pour différents cas de RPC doit faire l’objet d’une étude enquête. Les résultats expérimentaux validant la technique de l’IOFL sont présentés pour démontrer le comportement satisfaisant de le RPC avec le contrôle. L’objectif global du projet est de développer un robot parallèle à câble qui peut travailler avec un opérateur dans une chaîne de fabrication pleinement fonctionnelle et aider le travailleur à soulever les objets lourds ou chauds. Cette thèse réalise la première étape pour rendre un prototype de RPC qui sera par la suite amélioré pour le rendre collaboratif.This thesis aims to design and control an underactuated Cable-Driven Parallel Robot (CDPR) with four cables for the agile handling of parts in a manufacturing line. For already installed manufacturing lines, most of the available working space is often used, and adding a new serial robot on the workshop ground is sometimes difficult. Using the ceiling to fix heavy machines is not always possible, and it could be necessary to reinforce the structure. CDPR is a way to achieve the work with a light structure, with low modification of the existing workshop. The novelty of the work lies in the fact that the majority of the existing designs place the actuating motors and the winches on the base platform, whereas in this work, the actuating motors are placed on the moving platform, making it convenient for the CDPR to be fixed in the manufacturing line with simple anchor points. First, the workspace of the CDPR for the desired environment is investigated. The underactuated nature of the robot and the positive cable tension constraint imposed due to the flexibility of the cable limit the workspace investigation to static equilibrium conditions. The classical static equilibrium equations have been used to calculate the robot workspace and the corresponding behavior of the plat- form orientation angles have been presented. Several case studies have been shown with different payloads attached to the moving platform. The dimensions of the moving platform and the base structure have also been changed to understand the possible region of the workspace where the robot performance can be satisfactory. The prototype dimensions have been fixed taking into account the workspace performance. Following this, the classical dynamic model developed in the field of CDPR has been used to implement the control law on the CDPR. The second part of the thesis presents the design and implementation of the control laws for the CDPR. The classical Input-Output Feedback Linearization (IOFL) technique is developed and simulation results have been presented. The role of internal dynamics present in the system because of the underactuation is demonstrated using their phase-plane plots. Two possible solutions have been suggested to reduce the effect of internal dynamics on the system. The first solution is to use appropriate dimensions for the platform and the base structure. Simulation results have been presented to show the behavior of the platform when the dimensions are changed. A Modified Feedback Linearization (MFL) has been proposed as an ad-hoc solution for eliminating the effects of the internal dynamics. The simulation results obtained show that the proposed ad-hoc solution performs efficiently and significantly better than the classical IOFL technique for certain dimensions of the CDPR. The use of this approach for different cases of CDPR needs to be investigated. Experimental results validating the IOFL technique are presented to demonstrate the satisfactory behavior of the CDPR with the control law developed during the thesis. The overall objective of the project is to develop a CDPR that can work with an operator in a fully functional manufacturing line and aid the worker in lifting heavy or hot objects. This thesis achieves the first step in making a functional prototype of a CDPR which will be improved further to make it collaborative
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Get PDFWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Get PDFWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
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