Otimização de trajetórias em relação ao tempo em manipulador hidráulico

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Luche, Gabriel de Borba
• Orientador(a): Perondi, Eduardo André
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Atuador hidráulico; Atuador linear; Otimização; Processos de fabricação
• Palavras-chave em Inglês: Trajectory planning; Hydraulic manipulator; Convex optimization
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/214214

Este trabalho aborda uma estratégia de planejamento de trajetórias de tempo ótimo para um manipulador serial com atuadores hidráulicos lineares. A elaboração de trajetórias, permite acréscimo no desempenho de manipuladores robóticos a partir de um determinado critério, sendo utilizado neste trabalho o aspecto da redução do tempo de trajetória, enfoque que permite que o ciclo de trabalho do manipulador seja reduzido e, desta forma, aumente sua produtividade. O método utilizado baseia-se na premissa da aplicação em tarefas com caminhos previamente de nidos no espaço de trabalho, os quais são mapeados no espaço de atuador para permitir a aplicação do algoritmo de planejamento de trajetória. As trajetórias obtidas possuem sua terceira derivada temporal contínua, requisito necessário devido às características dos controladores baseados em técnicas de dinâmica inversa, tipicamente utilizados em manipuladores com atuadores hidráulicos. As trajetórias elaboradas devem ser adequadas às características do manipulador enfocado, evitando regiões em que ultrapassem os seus limites físicos. Desta forma, a partir dos parâmetros do manipulador utilizado como base para o estudo, é proposta uma metodologia para obtenção dos limites máximos e mínimos de velocidade, aceleração, força e jerk das hastes dos seus atuadores. Para aplicação dessas restrições, assim como da garantia da continuidade do jerk, utiliza-se a transformação paramétrica do caminho prede nido juntamente com splines de terceira ordem que, juntamente com uso de relaxações do espaço de busca do problema de otimização, permite a utilização de métodos convexos que garantem a solução ótima global do problema. Para tal, é elaborado um problema de otimização discreto solucionado através do uso da ferramenta CVX e do solver SDPT3. São comparadas as trajetórias obtidas a partir de diferentes caminhos geométricos e diferentes valores limites das grandezas cinemática e dinâmicas, de modo a analisar a in uências de restrições nas trajetórias obtidas. Os resultados alcançados indicam que a metodologia utilizada gera trajetórias ótimas com a continuidade desejada e adequadas aos limites operacionais do manipulador de enfoque.