Tradução em tempo real de cinemática no comando de movimento de robôs

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Kassio Maciel Kienitz
• Orientador(a): Eduardo Jose Lima II
• Banca de defesa: Alessandro Correa Victorino, Antonio Augusto Torres Maia
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica
• Departamento: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Robótica; Cinemática; Sistemas embarcados; Comando numérico
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/53378

O presente trabalho tem como propósito o desenvolvimento de um sistema de tradução em tempo real de soluções cinemáticas. Realizando um estudo de caso de aplicação na tradu- ção de uma cinemática cartesiana para a cinemática de um robô híbrido paralelo com uma extensão serial. A relevância do trabalho está no fato de sistemas de comando numérico se basearem no controle de máquinas de arquitetura cartesiana. Para o comando de robôs não cartesianos é necessária a tradução dos comandos de movimento do espaço cartesiano para o espaço de juntas, levando à necessidade de alterações na programação do software de comando. O sistema de tradução em tempo real atua no set-point de movimento possibilitando que CNCs possam ser utilizados como controladores de movimento de robôs com geometrias mais complexas sem perda de recursos. A geometria híbrida do robô estudado consiste em um robô planar paralelo de quatro barras na configuração pantográfica. Então a esta cadeia fechada de juntas rotativas é acoplado um terceiro link serial formando uma cadeia aberta em sua extremidade. A atuação do robô é totalmente concêntrica em sua base, e sua ferramenta se movimenta no plano XY e tem sua orientação do giro no eixo Z controlada. As soluções das cinemáticas são encontradas utilizando uma metodologia hí- brida unindo o método do desacoplamento cinemático com as soluções paramétricas K-K e D-H, e o método geométrico. Ao final obtém-se uma solução totalmente analítica para as configurações do robô. O sistema de tradução foi implementado em um em um modelo simulado desenvolvido no GNU Octave, de forma que os parâmetros fossem estudados em um ambiente controlado. Foi utilizada a metodologia DoE, design de experimento, para desenvolver um experimento multifatorial de estudo das interações entre os parâmetros de interesse do modelo matemático. Após este estudo seus resultados foram utilizados para o desenvolvimento de uma aplicação real embarcada. Isto para possibilitar o teste de eficácia do sistema de tradução utilizando um CNC real pré-existente no mercado. Este provém o comando de movimento em forma de frequência para cada eixo cartesiano. O sinal de comando é introduzido no tradutor de cinemática, que utilizando a solução das cinemáticas desenvolvidas para gerar um set-point de movimento de acordo com o espaço de juntas do robô. Para se avaliar a eficácia do sistema o movimento comandado no espaço cartesiano e o movimento traduzido e aplicado ao modelo do robô são comparados. Ao final do desenvolvimento conclui-se que é possível realizar a tradução embarcada em tempo real das cinemáticas do robô em questão com uma resposta que atende as expectativas de um sistema robótico. Sendo possível a utilização deste sistema como ferramenta no auxílio do desenvolvimento e estudo de novas soluções e geometrias robóticas.