Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-12-16Bitstream added on 2014-06-13T20:37:37Z : No. of bitstreams: 1 silvaneto_am_me_guara.pdf: 692597 bytes, checksum: 5f3caf79f195676ad932f7c214821ffc (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O estudo de um modelo matemático completo, incluindo os servos atuadores, a dinâmica do corpo rígido e o planejamento e geração de trajetórias do manipulador robótico cilíndrico, é um indispensável ponto de partida para aplicações de simulação das juntas e controle de movimentos. As equações cinemáticas obtidas pelas técnicas da Matriz de Transformação Homogênea e Matriz de Transformação Inversa são a solução para a geração de trajetórias, as quais podem ser feitas no espaço cartesiano ou no espaço das juntas e também possibilitam gerar o volume de trabalho do manipulador, que é de grande interesse para a especificação de determinada configuração em aplicações ou tarefas específicas. As equações de movimento foram derivadas usando a formulação Lagrangiana para predizer o comportamento do manipulador quanto à influência da geometria e os parâmetros de massa do manipulador. / The study of a complete mathematical model including the servos actuators, the dynamics of the body rigid and the planning and generation of the manipulator's cylindrical robotic trajectories is an indispensable starting point for applications of simulation of the joints and control of movements. The Kinematic equations obtained by the techniques Homogeneous Transformation Matrix and Inverse Transformation Matrix make is the solution for generation of trajectories that can be done in the cartesian space or in the space of the joints and they also make possible to generate the volume of the manipulator's work that is of great interest for specification certain configuration in applications or specific tasks. The movement equations were derived using the formulation Lagrangiana to predict the manipulator's behavior as for the influence of the geometry and the parameters of the manipulator's mass.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-07-22Bitstream added on 2014-06-13T20:30:35Z : No. of bitstreams: 1 paivaneto_ao_me_jabo.pdf: 859105 bytes, checksum: 7f592208c2c81b58663a985da0ff2582 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / As irregularidades da superfície de oclusão dentária causam restrições dos movimentos mandibulares em equinos durante a mastigação, além de contribuir para a queda do desempenho durante o exercício, devido a dor oral. O objetivo deste trabalho foi quantificar, mediante análise cinemática tridimensional, a amplitude dos movimentos caudo-rostrais, latero-laterais e dorso-ventrais da mandíbula de equinos durante a mastigação de feno antes e após o ajustamento oclusal por desgaste dentário. Para tal, foram utilizados sete equinos da raça Puro Sangue Árabes. Os animais foram filmados mastigando feno por duas vezes consecutivas antes da realização do ajustamento oclusal. Neste procedimento utilizou-se três câmeras de vídeo digitais e sete marcadores esféricos reflexivos posicionados na face. Após as primeiras filmagens os cavalos passaram por ajustamento oclusal mediante desgaste dentário e foram novamente a submetidos a duas filmagens em dias consecutivos. As imagens obtidas foram utilizadas foram utilizadas para análise cinemática do movimento. Utilizando o programa Dvideow, as imagens foram sincronizadas, segmentadas, procedendo-se à reconstrução tridimensional. Em ambiente Matlab, aplicaram-se funções matemáticas para a obtenção dos valores das amplitudes dos movimentos. Os resultados da análise biomecânica da mastigação permitem-nos afirmar que o ajustamento oclusal aumenta a amplitude dos movimentos mandibulares em equinos / The alterations of the dental occlusion surface in equines originate restrictions of the jaw’s movement during chewing, besides being a cause of pain during exercise. The endpoint of this article was to quantify, using tridimensional kinematic analysis, the amplitude of caudo-rostral, lateral-lateral and dorso-ventral movements during hay chewing before and after occlusion adjustment by dental floating. Seven Arabian horses were analyzed. These animals were filmed chewing hay for two consecutive times before dental occlusion adjustment. For this procedure was used tree digital video cameras and seven reflexive spherical markers that were placed at these horses faces. After the first shootings, the animals were submitted to dental occlusion adjustment by dental floating and, then, they were once more submitted to two consecutive shootings to the tridimensional kinematic analysis of the movement. Using the Dvideo program, the images were synchronized, divided into segments and tridimensional reconstructed. In Matlab environment, mathematical functions were applied to get the movements amplitude. The final result of this trial was: significant increase of the amplitude of caudo-rostral, lateral-lateral and dorso-ventral movements after dental occlusion adjustment by dental floating during hay chewing

Submitted by WASHINGTON TAKASHI KANO null (washingtontakashikano@hotmail.com) on 2018-01-31T21:20:02Z No. of bitstreams: 1 VERSÃO FINAL - TESE - WASHINGTON.pdf: 1112686 bytes, checksum: 1982a0d4d87127d62cf86b5bff0aed6e (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Lucia Martins Frederico null (mlucia@fca.unesp.br) on 2018-02-01T10:59:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 kano_wt_dr_bot.pdf: 1112686 bytes, checksum: 1982a0d4d87127d62cf86b5bff0aed6e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-01T10:59:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 kano_wt_dr_bot.pdf: 1112686 bytes, checksum: 1982a0d4d87127d62cf86b5bff0aed6e (MD5) Previous issue date: 2018-01-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / RESUMO O objetivo do presente estudo foi avaliar os sinais eletromiográficos do músculo bíceps femoral de três raças de cães hígidos, ao caminhar e ao trote. Foram utilizados 31 animais, distribuídos em três grupos: Grupo 1 – 10 cães da raça Beagle; Grupo 2 – 10 cães da raça Boiadeiro Australiano; Grupo 3 – 11 cães da raça Labrador. Foram determinados os parâmetros têmporo-espaciais e porcentagem de pressão para ambos os membros torácicos e pélvicos, no caminhar e ao trote, ao mesmo tempo em que foi analisado o músculo bíceps femoral, direito e esquerdo, por meio do sistema eletromiográfico de superfície. Pela análise estatística não foram observadas diferenças entre os membros, direito e esquerdo, tanto para os valores têmporo-espaciais como porcentagem de pressão. O padrão gráfico de atividade muscular mostrou que nos Grupos 2 e 3 na locomoção ao caminhar, o músculo bíceps femoral apresentou 1 pico máximo na fase de apoio, e 1 pico mínimo e 1 pico máximo de menor intensidade na fase de balanço. No Grupo 1 foi detectada a presença de três picos. Na locomoção ao trote o padrão gráfico de atividade muscular foi similar para os três grupos, com 1 pico máximo na fase de apoio, e 1 pico mínimo e 1 pico máximo na fase de balanço, ambos de menor intensidade. Os Grupo 2 e 3 não apresentaram diferença estatística na porcentagem de atividade muscular média ao caminhar e ao trote. Foi possível concluir que no trote o padrão de atividade eletromiográfico do músculo bíceps femoral mostrou semelhança entre os grupos. / SUMMARY The aim of this study was to evaluate the electromyography (EMG) signals of the biceps femoris muscle of three healthy dog breeds at the walk and trot. Thirty-one dogs were used, distributed in three groups: Group 1 - 10 Beagles, Group 2 - 10 Blue heelers, Group 3 - 11 Labradors. The temporospatial parameters and percentage of pressure in both thoracic and pelvic limbs were determined during walking and trotting, at the same time that the right and left biceps femoris muscles were analyzed by use of surface EMG. There were not any statistically significant differences between right and left limbs for both temporospatial values and percentage of pressure. The graphical pattern of muscle activity showed in Groups 2 and 3 at walk that the biceps femoris muscle had one maximal peak in the stance phase, and one minimal peak and one maximal peak of lower intensity in the swing phase. A three-peak activity pattern was observed in Group 1. The graphs of muscular activity patterns was similar among groups at trot showing one maximal peak in the stance phase, and one minimal peak and one maximal peak in the swing phase, both of lower intensity. The Groups 2 and 3 did not present statistical differences in the percentage of average muscle activity at walk and at trot. In conclusion, the electromyographic activity pattern of the biceps femoris muscle was similar among the groups at the trot. / 1457459

Made available in DSpace on 2016-12-06T17:07:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diego.pdf: 1428301 bytes, checksum: deaba295723a0309d132a439fb80fac0 (MD5) Previous issue date: 2010-03-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / With this descriptive study it was aimed to evaluate the kinematic characteristics of the gait of individuals with knees osteoarthritis. Specifically: to analyze the clinical characteristics, characterize kinematics in volitional speed. It was also aimed to verify and to compare gait kinematics in different speeds. Participated of this study 18 (14 women and 4 men); 66 ± 7,6 years old. After the approval of the Ethics Committee in research with human of the UDESC, all the participants informed about the objectives and procedures of the study and signed an agreement form. The data collection were performed of in the laboratory of Biomechanics of the CEFID/UDESC. Initially the WOMAC questionnaire was applied and later the anthropometrics data had been acquired. In the sequence they had been carried through the landmark of the axles to articulate with the reflectives markers and the taking of the photos for acquisitions of amplitude of the passive and active movements. Finally, the acquisitions of the kinematic data of the gait first in fixed floor in the habitual and fast speed had been carried through, where the speeds had been measured through photocells that were connected to a chronometer, and after period of familiarization of the citizens in the treadmill walking, in controlled speed (2km/h). The filmings of the gait had been bidimensional, acquired through the camera of the system Peak Motus to a frequency of 60 Hz, previously calibrated. The images had been edited and the reflective markers digitalized by Ariel software Performance Analysis System - APAS 1,4 ® for attainment of the angles to articulate of the hip, knee and ankle and spatial temporal variables. The kinematic data had been filtered with Butterworth 4ª order and pass frequently low of cut of 6Hz. Descriptive statistics for characterization of the clinical variables was used and of the kinematics variable in the habitual speed and for the comparison between the speeds measured ANOVA were applied repeated; to verify between which speeds it had differences, applied the Post hoc of Bonferroni. P≤0,05 was adopted. The results had indicated that the citizens had presented high levels of index of corporal mass, presenting degrees varied of osteoarthritis of knees. The individuals had told to moderate complaint of pain and rigidity in the knee, and that they cause difficulty in the performance of the daily functions. It was observed that osteoarthritis of knee can unchain reduction of the passing length of, time of rocking, amplitude of movement of hip and knee and the extension of hip and increase of the support time, flexion of knee in the initial contact and reduction of the amplitude of movement of hip and knee and the reduction of the extension of hip. The increase in the speed provoked reduction of the maximum plant flexion of ankle, amplitude of movement of the ankle, principle flexion of knees and reduction of the maximum dorsiflexion. In the angular variables, ankle in the initial contact, knee in the initial contact, maximum extension of knees and amplitude of movement of knees, had occurred compensations for the difference of the fixed and mobile floor. However, the clinical and demographic characteristics of the citizens had demonstrated a predisposition of the studied sample to a progression of the illness and can indicate loss of the functional capacity. The individuals with osteoarthritis of knees had presented different kinematic characteristics of gait of citizens without osteoarthritis cited in literature. Angular and spatial temporal variables had suffered modifications in function from the speed addition. / Com este estudo descritivo objetivou-se avaliar as características cinemáticas da marcha de indivíduos com osteoartrose de joelhos. Especificamente: analisar as características clínicas desses indivíduos; caracterizar as variáveis cinemáticas da marcha em velocidade habitual; verificar e comparar variáveis cinemáticas da marcha entre diferentes velocidades. Participaram 18 indivíduos (14 mulheres e 4 homens) com média de idade 66 ± 7,6 anos. Após a aprovação do Comitê de Ética em pesquisas com seres humanos da UDESC, todos os sujeitos foram informados sobre os objetivos do estudo e assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido. As coletas de dados foram realizadas no laboratório de Biomecânica do CEFID/UDESC e utilizou-se como instrumentos uma ficha cadastral, questionário WOMAC, balança, estadiômetro, fita métrica, câmera fotográfica digital com tripé, sistema de fotocélulas com cronômetro, esteira ergométrica e uma câmera do sistema PeakMotus. Como procedimento de coletas inicialmente aplicou-se o questionário WOMAC e depois foram adquiridos os dados antropométricos. Na seqüência foram realizadas as demarcação dos eixos articulares com os marcadores refletivos e a tomada das fotos para aquisições das amplitudes de movimentos passivas e ativas. Por fim, foram realizadas as aquisições dos dados cinemáticos da marcha primeiramente em piso fixo na velocidade habitual e rápida, onde as velocidades foram medidas através de fotocélulas que estavam conectadas a um cronômetro, e após período de familiarização dos sujeitos na esteira, em velocidade controlada (2km/h). As filmagens da marcha foram bidimensionais, adquiridas através da câmera do sistema Peak Motus a uma freqüência de 60 Hz, previamente calibrada. As imagens foram editadas e os marcadores reflexivos digitalizados através do software Ariel Performance Analysis System - APAS 1.4 ® para obtenção dos ângulos articulares do quadril, joelho e tornozelo e das variáveis espaço temporais. Os dados cinemáticos foram filtrados com Butterworth 4ª ordem e passa baixa com freqüência de corte de 6Hz. Utilizou-se estatística descritiva para caracterização das variáveis clínicas e das variáveis cinemáticas na velocidade habitual e para a comparação entre as velocidades aplicou-se ANOVA medidas repetidas; para verificar entre quais velocidades houve diferenças, aplicou-se o Post hoc de Bonferroni. Adotou-se p≤0,05. Os resultados indicaram que os sujeitos apresentaram níveis elevados de índice de massa corporal, apresentando graus variados de osteoartrose de joelhos. Os indivíduos relataram queixa moderada de dor e rigidez no joelho, e que acarretam em dificuldade no desempenho das funções diárias. Observou-se que a osteoartrose de joelho pode desencadear redução do comprimento de passada, tempo de balanço, amplitudes de movimento de quadril e joelho e da extensão de quadril e aumento do tempo de apoio, flexão de joelho no contato inicial e diminuição das amplitudes de movimento de quadril e joelho e a diminuição da extensão de quadril. O aumento na velocidade provocou diminuição da máxima plantiflexão de tornozelo, amplitude de movimento do tornozelo, máxima flexão de joelhos e diminuição da máxima dorsiflexão. Nas variáveis angulares tornozelo no contato inicial, joelho no contato inicial, máxima extensão de joelhos e amplitude de movimento de joelhos, ocorreram compensações pela diferença do piso fixo e móvel. Contudo, as características clínicas e demográficas dos sujeitos demonstraram uma predisposição da amostra estudada a uma progressão da doença e podem indicar perda da capacidade funcional. Os indivíduos com osteoartrose de joelhos apresentaram características cinemáticas de marcha diferentes de sujeitos sem osteoartrose citados na literatura e tanto variáveis espaço temporais quanto variáveis angulares sofreram modificações em função do acréscimo de velocidade.

Made available in DSpace on 2016-12-06T17:07:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jairo Santarem Teixeira.pdf: 1314202 bytes, checksum: 5de7b43a97d6601a959623ba33d4179a (MD5) Previous issue date: 2007-09-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study it describes the relations between the antropometrics characteristics and the efficiency in the accomplishment of techniques of hand, hip and leg in the Judo. For in such a way, they had been analyzed through kinematic, three judo players of Florianópolis with different antropometrics characteristics for the stature, that had been projected for one exactly judo player of medium stature. The anatomical angles of trunk, hip had been taken as indicating by efficiency in the techniques and knee; the speed of application of the technique and the variation of the vertical displacement of the center of mass of the executant in the three stages of the technique (disequilibrium, rabbet and fall). For collection of the data the System Peak Motus for verification of the kinematics variables of execution time was used, measurement of angles, speed of the corporal segments and determination of the mass center. The collections had happened in the Laboratory of Biomechanics of the Center of Health Sciences and Sport of the University of the State of Santa Catarina. The data had been normalized and treated through statistical model for comparison 0 variable between groups one way ANOVA, and descriptive statistics (p_0,05). The results had indicated that it has significant differences for execution of techniques of hand, hip and leg in individuals of different statures in the majority of the selected 0 variable. For angular displacement, in all the techniques and statures the movements had followed one same standard with small differences enter the projected citizens, can be verified that uke had efficiency more of tori when projecting lesser that it stops the technique of leg and when projecting with the techniques of hip and hand uke of bigger stature. For the time of execution of the techniques, the gotten results show that little time is necessary to project individuals of bigger stature with exception of the technique o soto gari that had greater time of projection for the stature highest. With regard to the vertical displacement of the mass center, the trajectory in the vertical plan exactly presented standard of movement with lesser values for the projection of uke of lesser stature of the beginning to the end of the techniques and similar values for the projection of ukes of stature measured and high. It can be concluded with this study that the selected variable had influenced in the efficiency of application of the techniques in individuals of different antropometrics characteristics for stature. / Este estudo descreve as relações entre as características antropométricas e a eficiência na realização de técnicas de mão, quadril e perna no Judô. Para tanto, foram analisadas através de cinemetria, três judocas da Grande Florianópolis com características antropométricas diferentes para a estatura, que foram projetados por um mesmo judoca de estatura mediana. Foram tomados como indicadores de eficiência nas técnicas os ângulos anatômicos de tronco, quadril e joelho; a velocidade de aplicação da técnica e a variação do deslocamento vertical do centro de massa do executante nas três etapas da técnica (desequilíbrio, encaixe e queda). Para coleta dos dados foi utilizado o Sistema Peak Motus para verificação das variáveis cinemáticas de tempo de execução, medição de ângulos, velocidade dos segmentos corporais e determinação do centro de massa. As coletas aconteceram no Laboratório de Biomecânica do Centro de Ciências da Saúde e do Esporte Centro de Educação Física e Fisioterapia da Universidade do Estado de Santa Catarina. Os dados foram normalizados e tratados através modelo estatístico para comparação de variáveis entre grupos one way ANOVA, e de estatística descritiva (p_0,05). Os resultados indicaram que há diferenças significativas para execução de técnicas de mão, quadril e perna em indivíduos de diferentes estaturas na maioria das variáveis selecionadas. Para deslocamento angular, em todas as técnicas e estaturas os movimentos seguiram um mesmo padrão com diferenças pequenas entres os sujeitos projetados, pode-se verificar que houve mais eficiência do tori ao projetar o uke menor que ele para a técnica de perna e ao projetar com as técnicas de quadril e mão o uke de maior estatura. Para o tempo de execução das técnicas, os resultados obtidos mostram que é necessário menos tempo para projetar indivíduos de maior estatura com exceção da técnica o soto gari que teve maior tempo de projeção para a estatura mais alta. Com relação ao deslocamento vertical do centro de massa, a trajetória no plano vertical apresentou mesmo padrão de movimento com valores menores para a projeção do uke de menor estatura do inicio ao fim das técnicas e valores semelhantes para a projeção de ukes de estatura media e alta. Pode-se concluir com este estudo que as variáveis selecionadas influenciaram na eficiência de aplicação das técnicas em indivíduos de diferentes características antropométricas para estatura.

Submitted by Vinícius Suzuki Souto (suzukivini@gmail.com) on 2018-04-27T18:06:31Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Vinícius Suzuki Souto.pdf: 5513174 bytes, checksum: 923fabb773c616a9e9f0d554496fd95f (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-04-27T19:05:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souto_vs_me_ilha.pdf: 5405824 bytes, checksum: 3de7af056a8457da11b1a8f93dfe53ed (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-27T19:05:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souto_vs_me_ilha.pdf: 5405824 bytes, checksum: 3de7af056a8457da11b1a8f93dfe53ed (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Nesse trabalho estudou-se a dinâmica e os fatores de formação de vórtices cinemáticos em supercondutores mesoscópicos sem gap (gapless). Os resultados foram comparados com aqueles de um sistema com gap (gap-like). Para tal, as simulações computacionais foram direcionadas para a solução das equações generalizadas de Ginzburg-Landau dependente do tempo (GTDGL). Primeiramente simulamos amostras homogêneas onde verificou-se que, no sistema gap-like, as correntes se concentram no centro da amostra, com isso, há formação de vórtices cinemáticos. Para criar artificialmente o acúmulo de correntes no centro da amostra, inserimos uma constrição e assim, obtivemos a formação de vórtices cinemáticos em supercondutores gapless. A dinâmica é sempre com um par se formando nas bordas da amostra e se aniquilando no centro. Nota-se que, além da formação de VAv (início do estado resistivo) ocorrer em valores distintos da densidade de corrente aplicada para as diferentes amostras, a corrente crítica apresenta uma pequena diferença entre as amostras gapless e gap-like. Vale ressaltar que parâmetros como o tamanho dos contatos elétricos e a constrição afetam a corrente crítica da amostra, bem como a velocidade média do vórtice cinemático. / In this work we study the dynamics and the formation of kinematic vortices in gapless mesoscopic superconductors. The results were compared to those ones of a gap-like system. Then computational simulations were carried out to solve the Generalized Time-Dependent Ginzburg-Landau equations (GTDGL). Firtly, we simulated homogeneous gap-like and gapless samples where it was found that, in the rst one, the currents concentrate in the center of the sample and then, there was the formation of kinematic vortices. To arti cially promote the crowding of the currents in the center of the sample, we worked with samples a constriction. In this way, kinematic vortices in gapless superconductors were formed. The dynamic is always with a pair forming at the edges of the sample and annihilating in the center. It is noted that, besides the formation of a vortex (antivortex) (begin of resistive state) occurs at distinct values of the applied current density for diferent samples, the electric critical current presents a tiny di erence between gapless and gap-like samples. It is worth mentioning that parameters such as the size of electrical contacts and constriction a ect the critical current of the sample as well as the average velocity of the kinematic vortex. / 131002/2016-3

abstract: As robots are increasingly migrating out of factories and research laboratories and into our everyday lives, they should move and act in environments designed for humans. For this reason, the need of anthropomorphic movements is of utmost importance. The objective of this thesis is to solve the inverse kinematics problem of redundant robot arms that results to anthropomorphic configurations. The swivel angle of the elbow was used as a human arm motion parameter for the robot arm to mimic. The swivel angle is defined as the rotation angle of the plane defined by the upper and lower arm around a virtual axis that connects the shoulder and wrist joints. Using kinematic data recorded from human subjects during every-day life tasks, the linear sensorimotor transformation model was validated and used to estimate the swivel angle, given the desired end-effector position. Defining the desired swivel angle simplifies the kinematic redundancy of the robot arm. The proposed method was tested with an anthropomorphic redundant robot arm and the computed motion profiles were compared to the ones of the human subjects. This thesis shows that the method computes anthropomorphic configurations for the robot arm, even if the robot arm has different link lengths than the human arm and starts its motion at random configurations. / Dissertation/Thesis / M.S.Tech Mechanical Engineering 2013

abstract: Small metallic parts of size less than 1mm, with features measured in tens of microns, with tolerances as small as 0.1 micron are in demand for the research in many fields such as electronics, optics, and biomedical engineering. Because of various drawbacks with non-mechanical micromanufacturing processes, micromilling has shown itself to be an attractive alternative manufacturing method. Micromilling is a microscale manufacturing process that can be used to produce a wide range of small parts, including those that have complex 3-dimensional contours. Although the micromilling process is superficially similar to conventional-scale milling, the physical processes of micromilling are unique due to the scale effects. These scale effects occur due to unequal scaling of the parameters from the macroscale to the microscale milling. One key example of scale effects in micromilling process is a geometrical source of error known as chord error. The chord error limits the feedrate to a reduced value to produce the features within machining tolerances. In this research, it is hypothesized that the increase of chord error in micromilling can be alleviated by intelligent modification of the kinematic arrangement of the micromilling machine. Currently, all 3-axis micromilling machines are constructed with a Cartesian kinematic arrangement with three perpendicular linear axes. In this research, the cylindrical kinematic arrangement is introduced, and an analytical expression for the chord error for this arrangement is derived. The numerical simulations are performed to evaluate the chord errors for the cylindrical kinematic arrangement. It is found that cylindrical kinematic arrangement gives reduced chord error for some types of the desired toolpaths. Then, the kinematic redundancy is introduced to design a novel kinematic arrangement. Several desired toolpaths have been numerically simulated to evaluate the chord error for kinematically redundant arrangement. It is concluded that this arrangement gives up to 5 times reduced error for all the desired toolpaths considered, and allows significant gains in allowable feedrates. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Mechanical Engineering 2014

Le cycliste de haut niveau a comme objectif principal : gagner et optimiser sa performance. Une question souvent soulevée par le sportif et son encadrement est le lien entre l’asymétrie, la performance et la santé. Dans ce contexte nous analysons dans un premier temps l’adaptation cinématique et musculaire de la jambe dominante chez le cycliste professionnel au cours du test incrémental jusqu’à épuisement proposé par la FFC. Les résultats ont montrés que l’incrément depuissance modifie la coordination musculaire avant d’impacter la cinématique articulaire. Ensuite nous proposons une nouvelle méthodologie afin d’étudier l’évolution cinématique de l’asymétrie spatio-temporelle au cours de ce test. Les résultats ont permis de démontrer que le niveau d’asymétrie est plus important hors du plan sagittal, ce qui peut entraîner un risque de blessures, principalement au genou. Enfin, nous examinons l’influence de la fatigue sur le niveau d’asymétriearticulaire et musculaire par l’intermédiaire d’une modélisation numérique musculo-squelettique sur une population de cyclistes de haut niveau. Les résultats ont permis de démontrer que l’asymétrie musculaire est différente entre l’analyse électromyographique et musculosquelettique. De plus, le côté dominant présente un niveau plus élevé concernant les forces musculaires et de réactions intersegmentaires. D’un point de vue générale, les méthodologies employées dans cemanuscrit comportent une application directe pour le cyclisme. Cependant, elles peuvent être réutilisées dans d’autres activités, sportive ou non, d’un point de vue performance et prévention des blessures. / The high-level cyclist main goal is to win and optimize his performance. A question often raised by the athlete and his coaching is the link between asymmetry, performance and health. In this context, we analyze the kinematic and muscular adaptation of the dominant leg of professional cyclist during the incremental test to exhaustion of the FFC. The results showed that the increase of power output modifies the muscular coordination before impacting joint kinematics. Then, wepropose a new methodology to study the kinematic evolution of the spatio-temporel asymmetry during this test. The results showed that asymmetry level is greater outside the sagittal plane, which can creat a risk of injuries mainly for the knee. Finally, we examine the influence of fatigue on the level of muscular asymmetry though musculosketal modeling on a population of high level cyclists. Results showed that muscle asymmetry is different between electromyographic and musculoskeletal analysis. Moreover, the dominant side has a higher level of muscle strength and intersegmental reactions. From a general point of view, the methodologies used in this manuscipt have a direct application for cycling. However, they can be reused in other activities, from a performance and injury prevention viewpoint.

Manipuladores paralelos apresentam inércia reduzida, o que lhes permite alcançar altas acelerações e melhor eficiência energética. Porém, frequentemente seu espaço de trabalho possui desempenho pouco uniforme. De fato, a presença de singularidades paralelas é um forte limitante para essa arquitetura robótica. A redundância de atuação já é conhecida como uma alternativa para essa questão. Enquanto que a redundância cinemática ainda não possui consequências claras. Um manipulador com esse tipo de redundância apresenta um número de graus de liberdade do end-effector menor que o número de graus de liberdade do mecanismo como um todo. Considerando essa lacuna, o objetivo desse mestrado é analisar a influência da redundância cinemática no desempenho de manipuladores paralelos através de simulações e testes experimentais. Tal estudo não é trivial, uma vez que com o maior número de atuadores e graus de liberdade, é adicionada também inércia ao sistema. Foram definidas métricas para avaliar o quão favorável é uma dada posição e, com elas, estratégias de resolução de redundância foram analisadas. A estratégia principal proposta se compõe por duas etapas. No primeiro passo, é definida uma movimentação na qual a posição a cada instante é ótima segundo uma dada métrica de desempenho multiobjetivo. Isso resulta em um movimento de referência que em geral possui altas acelerações. Na segunda etapa, aplica-se uma otimização global, procurando manter um compromisso de proximidade com o movimento de referência e com os níveis de aceleração. Além deste, foram aplicados diversos métodos de otimização local (onde a cinemática inversa é resolvida para cada instante isoladamente) e uma estratégia global truncada. Essas opções foram comparadas numericamente e experimentalmente, trazendo uma resposta objetiva da influência da redundância cinemática no manipulador paralelo. A campanha experimental foi realizada em uma protótipo construído no Laboratório de Dinâmica da Escola de Engenharia de São Carlos. Esse protótipo consiste em um manipulador paralelo planar com 6 graus de liberdade, tendo assim, até 3 graus de redundância para a movimentação no plano. Têm-se 6 motores rotativos para atuá-los, sendo 3 deles acoplados a guias lineares com fusos para obtenção de atuação linear. O acionamento ou não destas guias define o grau de redundância do sistema, garantindo a versatilidade do protótipo. / As a consequence of their reduced inertia, parallel manipulators present superior energetic efficiency and they are able to reach high accelerations. Nevertheless, their workspace has a poorly uniform performance. Indeed, the presence of parallel singularities is a strong limitant for this kind of robots. On the one hand, actuation redundancy is well-known as a good choice in an effort to solve this issue. On the other hand, kinematic redundancy still have unclear consequences on this matter. A kinematically redundant manipulator presents an end-effector with fewer degrees of freedom than the mechanism as a whole. Considering this gap, the objective of this research is to analyze the influence of kinematic redundancy on the performance of parallel manipulators through simulations and experimental tests. This issue turns out to be complex, once traveling actuators sum additional inertia to the system. Metrics are defined in order to evaluate how favourable is a given position, and redundancy resolution strategies are analyzed using them. The main proposed strategy is composed of two steps. In the first one, a movement is defined so that the position for each instant is optimum for a given multiobjective performance metric. This procedure delivers a refererence movement which generally presents high accelerations. On the second step, a global optimization is applied, seeking for a trade-off between the proximity to the reference and the acceleration levels. In addition, several local methods (which resolve the inverse kinematics for each instant independently) and one truncated global strategy were addressed. These configurations were compared numerically and experimentally, delivering a objective analysis of the influence of kinematic redundancy on the performance of the parallel manipulator. The experimental campaign was executed with a physical prototype built at the São Carlos School of Engineering. This is a planar manipulator with 6 degrees of freedom, consequently presenting up to 3 degrees of redundancy. The mechanism is actuated by 6 rotating motors, of which 3 are coupled to leadscrews, resulting in linear actuators. These leadscrews can be locked, defining different degrees of redundancy and granting the versatility of the prototype.