Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-24T22:44:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281094.pdf: 2556693 bytes, checksum: 3357c5d3f7a1cfe0bddeec63b21572c0 (MD5) / A fase de projeto conceitual demecanismos emanipuladores paralelos, i.e. estruturas cinematicas, destina-se ao desenvolvimento da concepçao da cadeia cinematica. As etapas fundamentais para o desenvolvimento da concepao da cadeia cinematica sao sintese e analise. A sintese corresponde à enumeraçao de concepcoes e a analise corresponde `a seleçao das concepçoes mais promissoras considerando os requisitos de projeto. O objetivo deste trabalho é aplicar ferramentas da teoria de grupos e teoria de grafos para a enumeraçao e para a analise de estruturas cinematicas. A enumeraçao sera desenvolvida de forma sistematica em tres niveis: enumeraçao de cadeias cinematicas, enumeraçao de mecanismos e enumeraçao de manipuladores paralelos. A aplicaçao de ferramentas da teoria de grafos e grupos permite desenvolver novos metodos para enumeraçao e, consequentemente, obter novos resultados. A analise sera simplificada considerando um novo metodo que avalia as simetrias das cadeias cinematicas. Uma cadeia cinematica é representada de forma univoca atraves de um grafo. A representaçao atraves do grafo permite a manipulaçao computacional do problema de enumeraçao de cadeias cinematicas. A aplicaçao de ferramentas integradas da teoria de grafos e teoria de grupos permite identificar as simetrias das cadeias cinematicas atraves do grupo de automorfismos do grafo e, assim, é possivel identificar quais são as possiveis escolhas de base para novos mecanismos e avaliar quais sao as possiveis escolhas de base e efetuador final para manipuladores paralelos. O primeiro nivel da sintese corresponde à enumeraçao de cadeias cinematicas com determinada mobilidade, numero de elos, numero de juntas que operam num determinado sistema de helicoides. O segundo nivel da sintese corresponde a enumeraçao de mecanismos. Um mecanismo é uma cadeia cinematica com um elo escolhido para ser a base. Assim, a enumeraçao de mecanismos consiste em determinar todas as possiveis escolhas de bases para uma determinada cadeia cinematica. O principal conceito empregado neste nivel é o de simetria de grafos não coloridos e orbitas do grupo de automorfismos. O terceiro nivel da sintese corresponde `a enumeraçao de manipuladores paralelos. Um manipulador paralelo é uma cadeia cinematica com um elo escolhido para ser a base e outro para ser o efetuador final. Em outras palavras, um manipulador paralelo é um mecanismo com um elo escolhido para ser o efetuador final. Assim, a enumeraçao de manipuladores paralelos consiste em determinar todas as possiveis escolhas de efetuador final para um determinado mecanismo. O principal conceito empregado neste nivel é a simetria de grafos coloridos e orbitas do grupo de automorfismos de grafos coloridos. Na etapa de analise das concepcoes enumeradas serao abordadas propriedades bem estabelecidas na literatura: mobilidade, variedade, conectividade, grau de controle, redundancia e simetria. Mobilidade e variedade sao propriedades globais das estruturas cinematicas. Conectividade, grau de controle e redundancia sao propriedades locais, i.e. entre dois elos da estrutura cinematica e sao dadas por matrizes n×n, onde n é o número de elos da cadeia. A simetria pode ser considerada uma propriedade global e/ou local da estrutura cinem´atica. A aplicaçao de ferramentas integradas da teoria de grafos e teoria de grupos permite demonstrar que as propriedades locais sao invariantes pela acao do grupo de automorfismos do grafo, i.e. elas sao propriedades simetricas. Desta forma, a representaçao matricial é reduzida de n×n para o×n, onde o é o numero de orbitas do grupo de automorfismos do grafo aassociado à estrutura cinematica. Essa abordagem permite simplificar a analise de estruturas cinematicas apenas considerando as simetrias das cadeia associadas.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T15:34:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 295944.pdf: 2359934 bytes, checksum: ecce190e290f9d356762c00f5af6f63a (MD5) / O aumento da complexidade das tarefas de robôs industriais e a expansão da utilização de robôs de serviço requerem o aprofundamento de estudos sobre a interação de robôs com o meio. Esta interação pode ser estática, quando não existe movimento relativo do robô com o meio, ou dinâmica, quando existe movimento relativo do robô em relação ao meio, mas o contato é mantido durante esta movimentação. Quando a movimentação é lenta, é possível considerar a interação como quase-estática, pois os efeitos dinâmicos podem ser desprezados. Na execução de determinadas tarefas, os robôs industriais e os robôs de serviço podem ser levados ao limite de sua capacidade de força-momento. Se a capacidade de força-momento do robô é excedida, danos materiais e ferimentos em pessoas podem ocorrer durante a execução de uma tarefa. A capacidade de força-momento de um robô depende dos torques em seus atuadores, de sua configuração, da posição e orientação de seu efetuador e das ações presentes no contato com o meio. O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia para determinação da capacidade de forçamomento de robôs em condições estáticas ou quase-estáticas. Esta metodologia é estendida para a otimização da capacidade de força-momento ao longo de uma trajetória. Em comparação com as abordagens existentes na literatura, a metodologia proposta diferencia-se por abranger robôs com redundância cinemática e de atuação. Além disso, o ponto de contato com o meio, a orientação do efetuador e o modo de trabalho (working mode) do robô não necessitam ser constantes ao longo do processo de otimização. Devido à redundância cinemática e às variáveis geométricas presentes, a função objetivo do problema de timização de capacidade de força-momento é descrita por equações não-lineares e não-convexas, apresentando mínimos locais. Para resolver este problema de otimização global, é utilizado um algoritmo evolutivo chamado Evolução Diferencial. A modelagem das equações estáticas é realizada através da utilização da teoria dos helicoides e do método de Davies. A metodologia proposta é validada na determinação da capacidade de força-momento de um robô paralelo e de um robô serial de sete graus de liberdade chamado Roboturb. A otimização da força ao longo de uma trajetória é realizada para um manipulador serial planar. Os principais fatores que influenciam a capacidade de força-momento dos robôs manipuladores são discutidos. / The increasing complexity of task performed by industrial robots and the widespread use of service robots demands deeper knowledge of robot interaction with the environment. This interaction can be static, when there is no relative movement between robot and environment or dynamic when exist relative movement but the contact is maintained during this movement. When this relative movement is performed in slow velocity, the interaction is considered quasi-static and the dynamics effects can be neglected. In certain tasks, industrial and service robots can be demanded to their wrench capabilities limits. If robots wrench capabilities are exceeded when executing a task, material damages and personal injuries can occur. Wrench capabilities depends on robot configuration, position, orientation, actuators limits and on wrenches at interaction. The development of new methodology to evaluate the wrench capabilities of robots in static or quasi-statics conditions is the main purpose of this thesis. This methodology is also extended to the optimization of wrench capability along a path. Different from previous approach, the proposed methodology deals with kinematic and actuation redundant robots. Add to that, the contact point with the environment, the robots working mode and orientation must not remain constant during optimization process. Due to kinematic redundancy and geometric variable parameters, the wrench capability optimization objective function is described by non-linear and non-convex equations with local minima. To solve this global optimization problem, an evolutionary algorithm called Differential Evolution is used. Static modeling uses as background Screw Theory and Kirchhoff- Davies cutset method. The efficiency and feasibility of the proposed methodology is demonstrated on an optimization problem, where the wrench capabilities of a planar parallel manipulator and a seven degree of freedom serial robot called Roboturb are evaluated. Wrench capabilities along a path for a planar serial manipulator are also evaluated. The main factors that affect wrench capabilities are discussed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T08:20:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 244888.pdf: 6474219 bytes, checksum: b068113aad64bf3571a173ba0e5614e8 (MD5) / Neste trabalho é estudado o problema de controle de posição em robôs manipuladores considerando flexibilidade nas juntas e o atrito relacionado à parte rígida do sistema. Para tal é realizado um estudo aprofundado de modelos dinâmicos de atrito. Nesta dissertação, os modelos de LuGre e Maxwell-Slip generalizado (GMS) são analisados e identificados através de metodologias dedicadas para cada caso. Além do estudo dos modelos são desenvolvidos matematicamente dois controladores não-lineares: Controlador em Cascata e Controlador Backstepping. Para ambas as técnicas de controle foram realizadas adaptações para incorporarem em sua estrutura o modelo do atrito de LuGre e conseqüentemente a compensação do mesmo. Para o Modelo GMS este trabalho introduz uma proposta de adaptação da técnica de controle Cascata para compensação de atrito. Para validação destas teorias foram implementados melhoramentos em uma bancada experimental para este fim. Esta bancada constitui-se de um robô manipulador planar com dois graus de liberdade cujos acoplamentos são flexíveis. Através dos resultados obtidos é verificada a validade dos modelos e teorias utilizados para o problema de seguimento de trajetórias.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T02:46:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257465.pdf: 4929252 bytes, checksum: ee54a5c1a7705244da97c3320fbfcc60 (MD5) / Desde a década de 80 existem várias tentativas de criar a base funcional de hardware e software para sistemas de controle de robôs, baseados em um padrão aberto. Entretanto, somente a partir de 1990 é que realmente foram obtidos abrangência de resultados complementares. Dentre os principais trabalhos realizados de maneira unificada a partir de diversas universidades, centros de pesquisas e empresas advindas de diferentes continentes, têm-se o projeto OSACA que é uma iniciativa vinda da Europa. A outra proposta é o OMAC que tem origem nos Estados Unidos, e, por fim, a última abordagem é denominada OSEC, nascida no Japão. Mas, nenhuma delas chegou a um robô aberto. Em termos gerais, este trabalho pretende definir um modelo aberto para robôs que atenda a especificações rígidas de sistema aberto, respeite padrões internacionais de software e hardware, flexibilize as aplicações na área de robótica e permita, dessa forma, disseminar a utilização de robôs em áreas até então pouco exploradas. Para tal, foi definida uma especificação padrão de sistema aberto de modo a fornecer suporte para a implementação de sistemas de controle de robôs usando a filosofia de sistemas abertos. Assim, ao final deste trabalho é apresentado um modelo aberto para robôs, implementado e aplicado para demonstração do seu ineditismo.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T16:15:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221786.pdf: 8077246 bytes, checksum: 116ab0c3866a25bd0a6dbf195a10bcec (MD5) / Este trabalho explorou técnicas de inteligencia computacional, mais especificamente o uso de redes neurais artificiais no controle de posição e de força de um robô manipulador. Foi basicamente explorada a arquitetura de aprendizagempor retropropagação de erros na qual uma rede neural trabalha em paralelo com um controlador convencional. A vantagem

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T11:58:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 199709.pdf: 8077246 bytes, checksum: 116ab0c3866a25bd0a6dbf195a10bcec (MD5) / Este trabalho explorou técnicas de inteligencia computacional, mais especificamente o uso de redes neurais artificiais no controle de posição e de força de um robô manipulador. Foi basicamente explorada a arquitetura de aprendizagempor retropropagação de erros na qual uma rede neural trabalha em paralelo com um controlador convencional. A vantagem

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T02:22:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:58:46Z : No. of bitstreams: 1 140028.pdf: 7202346 bytes, checksum: bb82135dfaa81272197d0890d86b066a (MD5)

Orientadores: Helder Anibal Hermini, Jose Manoel Balthazar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T08:25:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paracencio_LuisGustavodeMello_M.pdf: 4796765 bytes, checksum: 995f6c689cb11d91ba0a846b33152415 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A partir de considerações de dinâmica não-linear aplicada à robótica, foi desenvolvida a montagem experimental de um manipulador de dois graus de liberdade em que à primeira junta é atuada e a segunda é sub-atuada. Para tal, foram estabelecidos os objetivos para a concepção do protótipo gerado. A montagem experimental foi realizada a partir do desenvolvimento de manipuladores de dois graus de liberdade, considerados rígidos, podendo ser futuramente estendidos a outros graus de liberdade com alguma flexibilidade. A partir dos resultados apresentados, puderam ser verificadas as vantagens e desvantagens da utilização das arquiteturas de controladores aplicadas ao comando de mecanismos robóticos / Abstract: From reasons of applied nonlinear dynamics to robotics, it was developed an experimental setting of manipulator of two degrees of freedom where to the first joint is acted and second is sub-acted. The objectives had been established for the conception of the generated archetype. The experiment was carried through the development of manipulators of two degrees of freedom considered rigid. It can be extended to other degrees of freedom with some flexibility in future. The advantages and disadvantages of the use of architectures of controllers could be identified for applied to the command of mechanisms robotics / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: João Mauricio Rosario, Alvaro Geraldo Badan Palhares / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T15:19:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_NiltonCardosoda_D.pdf: 22567290 bytes, checksum: 98ea3275306d769d2bd139bc16d65d41 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Esta tese apresenta um estudo do processo de seleção de atuadores para juntas de manipuladores rígidos com n graus de liberdade, integrado à automatização da modelagem dinâmica utilizando as equações de Euler Lagrange. Os programas computacionais desenvolvidos foram implementados no ambiente do MATHEMATICA TM, que contém bibliotecas de funções básicas que agilizaram o desenvolvimento da programação. O enfoque principal deste trabalho concentra-se na seleção de atuadores considerando critérios dinâmicos, térmicos e cinemáticos. Este processo culmina com a especificação analítica ideal do motor e redutor para cada junta, conforme o tipo de acionamento (Direto, indireto reduzido e indireto não reduzido) e a carga atuaante sobre a junta durante a realização de uma tarefa previamente especificada para o manipulador desejado. A proposta do tema desta tese destaca-se porque modifica os parâmetros fisicos e geométricos da equação dinâmica utilizando dois procedimentos internos: a fusão dos parâmetros dos atuadores e dos elos, considerando-os como um objeto único, e a compatibilização do formato dos parâmetros fisicos com o formato exigido pelo ambiente de programação. Estes parâmetros dependem das operações típicas da seleção e redistribuição dos atuadores e das modificações dos tipos de acionamento das juntas que são aspectos inerentes das fases de projeto e redimensionamento de manipuladores. Finalmente, são apresentados os principais resultados das simulações mostrando o comportamento dinâmico a partir de perfis cinemáticos previamente estabelecidos para um manipulador planar cuja garra se desloca através de um segmento de reta, revelando as alterações da intensidade dos esforços para os diferentes posicionamentos dos atuadores, conforme os tipos de acionamento específicos / Abstract: This thesis is a study of the actuators selection process for joints of rigid manipulators with generic degrees of fTeedom, integrated into the automation of dynamic modeling using Euler-Lagrange equations. The program that executes these processes is based on the MATHEMATICA TM, which contains libraries that provide the development of the programation. The main focus of this work is on actuators selection, while considering the dynamics, thermics and kinematics criterion. This process culminates with the ideal analytic specification of the motor and reducer for each joint, according to the drive type: (direct, indirect reduced and indirect unreduced), and the load that acts on the joint during the execution of a task previously specified for desired manipulator. The proposal of this work theme destach because it modifies the physical and geometric parameters of the dynamic equation, using two intemal processes: the fusion of the actuators and links parameters considering them as a single object, and the compatibilization of physical parameters format with the one demanded by the programming environrnent. These parameters depend on typical operations such as selection and redistribution of the actuators and also on the modifications of joint drives, that are inherent aspects of the project phases and of the manipulators redimensioning. Finally, the main results of the simulations are presented showing the dynamic behavior to the cinematic profiles previously established for a planne manipulator, whose end-effector moves through a straight line segment, showing the alterations of the effort intensity for different actuators positioning, according to specific drives / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

BATISTA, J.G. Um Estudo de caso sobre a interação máquina-máquina na perspectiva dos algoritmos clássicos de geração de caminhos livres de colisão. 2017. 103 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Renato Vasconcelos (ppgeti@ufc.br) on 2017-08-31T20:36:12Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_jgbatista.pdf: 15432227 bytes, checksum: b06fed965f5d675c020d89cc0d2fb2c4 (MD5) / Rejected by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br), reason: Prezado Josias: Existe uma orientação para que normalizemos as dissertações e teses da UFC, em suas paginas pré-textuais e lista de referencias, pelas regras da ABNT. Por esse motivo, sugerimos consultar o modelo de template, para ajudá-lo nesta tarefa, disponível em: http://www.biblioteca.ufc.br/educacao-de-usuarios/templates/ Vamos agora as correções sempre de acordo com o template: 1. Na Ficha catalográfica; retirar caixa alta do titulo (somente a primeira letra do título deve ser maiúscula ou siglas (se houver), conforme está na aba: instruções de preenchimento. O nome do autor está em caixa alta e o correto é apenas as letras iniciais do nome (conforme está na aba: instruções de preenchimento). 2. Retire o negrito de informações que constam na folha de rosto e folha de aprovação. 3. Na folha de aprovação coloque apenas a data da defesa sem precisar mencionar a cidade. 4. Na folha de AGRADECIMENTOS a palavra é em caixa alta e não deve ter barras na borda superior. Veja no template. 5. As palavras RESUMO e ABSTRACT são em caixa alta. 6. Nas LISTAS DE ILUSTRAÇÕES , TABELAS, ABREVIATURAS E SIGLAS, SÍMBOLOS a palavra é em caixa alta e não deve ter barras na borda superior. Veja no template. Nessas listas não podem ter nenhuma informação que não seja na cor preta. 7. No SUMÁRIO a palavra é em caixa alta e não deve ter barras na borda superior. Veja no template. Deve ter suas informações nas seções na cor preta e em negrito (Com exceção da seção que apresente quatro e cinco dígitos). Nas seções de tres dígitos além do negrito deve ficar também em itálico. Nas Seções de quatro dígitos ficam em itálico sem negrito. No sumário não der espaço diferente entre as linhas para não haver destaque entre as seções. Após a CONCLUSÃO, coloque as REFERÊNCIAS e em seguida os APÊNDICES que devem conter apenas o título do apêndice. Ex. APÊNDICE A - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA DE PDI APÊNDICE B - SISTEMA E EQUIPAMENTOS. Corrigir no texto a sequencia pois as referencias vem antes dos apêndices. Vai alterar a numeração das folhas e o sumário também. Na lista de REFERÊNCIAS a palavra é em caixa alta e não deve ter barras na borda superior. Veja no template. Atenciosamente, Marlene Rocha on 2017-09-01T12:45:23Z (GMT) / Submitted by Renato Vasconcelos (ppgeti@ufc.br) on 2017-09-01T21:29:31Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_jgbatista.pdf: 15165072 bytes, checksum: 0733a075606e3a6b764c55d35cac163d (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-09-05T16:44:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_jgbatista.pdf: 15165072 bytes, checksum: 0733a075606e3a6b764c55d35cac163d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-05T16:44:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_jgbatista.pdf: 15165072 bytes, checksum: 0733a075606e3a6b764c55d35cac163d (MD5) Previous issue date: 2017-07-17 / This paper presents a proposal for the implementation of the Articial Potential Fields algorithm (APF) in a SCARA manipulator (Selective Compliant Assembly Robot Arm).We explore a case study on the machine-machine interaction, represented by the manipulator and a mobile robot. This study was carried out through the implementation of the APF algorithm, which is a classic algorithm, the same is used in the generation of collision free paths in a dynamic environment, monitored by an image sensor, in real time.. Several approaches are explored between the manipulator and the mobile robot. These approaches, which take into account the combinations between the mobile robot and the manipulator as the extended body and point. The algorithm was implemented in the manipulator to generate the collision-free, dynamic obstacle paths with random positions, in real time. The results show the eciency of the algorithm with respect to productivity and were satisfactory in this case study. We also present the results of the eciency of the algorithm through OEE (Overall Equipment Eectiveness), the energy consumption and the results of the error analysis between the positions generated by the power eld algorithm and the actual positions of the manipulator. / Neste trabalho é apresentada uma proposta de implementação do algoritmo de Campos Potenciais Artificiais (CPA) em um manipulador SCARA (Selective Compliant Assembly Robot Arm). Explora-se um estudo de caso sobre a interação máquina-máquina, representados pelo manipulador e um robô móvel. Esse estudo foi realizado através da implementação do algoritmo de CPA, que é um algoritmo clássico, o mesmo é utilizado na geração de caminhos livres de colisão em um ambiente dinâmico, monitorado por um sensor de imagens, em tempo real. São exploradas várias abordagens entre o manipulador e o robô móvel. Abordagens essas, que levam em consideração as combinações entre o robô móvel e o manipulador como corpo extenso e ponto. O algoritmo foi implementado no manipulador para gerar os caminhos livres de colisão, com obstaculo dinâmico, com posições aleatórias, em tempo real. Os resultados apresentam a eficiência do algoritmo com relação à produtividade e se mostraram satisfatórios nesse estudo de caso. Também são apresentados os resultados da eficiência do algoritmo através do OEE (Overall Equipment Effectiveness), o consumo de energia e os resultados da análise do erro entre as posições geradas pelo algoritmo de campos potencias e as posições reais do manipulador.