Controle de um manipulador paralelo plano com elos flexíveis: uma abordagem livre de modelos dinâmicos

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Oliveira, Gustavo Corrêa de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: atenuação de vibração; controle híbrido; extensômetros; hybrid control; manipuladores com elos flexíveis; manipulators with flexible links; servovisão; strain gauges; vibration attenuation; vision-based control
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18162/tde-21112024-171725/

Manipuladores paralelos podem oferecer maiores relações de velocidade/aceleração e eficiência energética em comparação aos manipuladores seriais. Além disso, a redução da inércia de seus componentes móveis pode melhorar ainda mais esse desempenho. No entanto, essa abordagem de projeto pode gerar vibrações que exigem a implementação de novas estratégias de controle tanto no espaço das juntas quanto no espaço da tarefa. O controle no espaço das juntas envolve modelos dinâmicos complexos para elos flexíveis, de difícil implementação, enquanto o controle no espaço da tarefa pode exigir câmeras e processamento de imagens adequados. Esses requisitos impõem desafios significativos na área. Neste trabalho de pesquisa, são propostas e investigadas estratégias de controle híbridas que não necessitam de um conhecimento prévio do modelo dinâmico, utilizando um manipulador paralelo plano 3RRR com elos flexíveis. Inicialmente, a malha Camera Loop foi avaliada como referência. Em seguida, foi explorado o design de um controle híbrido, combinando as malhas Camera Loop e Strain Loop, com o objetivo de reduzir as vibrações dos elos flexíveis. Três controladores híbridos foram propostos: controle PID, controle por modos deslizantes de baixa ordem e de alta ordem. Todos os três controladores são compostos por dois laços de controle: um que utiliza servovisão para determinar a posição do efetuador final do manipulador, com uma câmera oCam-5CRO-U para adquirir as imagens, e outro que emprega um esquema de controle de retroalimentação com sinais de extensômetros acoplados aos elos flexíveis. Os resultados obtidos mostram que, independentemente do controlador utilizado, o controle híbrido com os sinais provenientes dos extensômetros foi capaz de reduzir as vibrações dos elos e melhorar os parâmetros da resposta temporal do manipulador, dado uma entrada degrau nas direções x e y na posição do efetuador final.