O problema da tolerância a falhas em robôs manipuladores cooperativos conectados rigidamente a um objeto indeformável é estudado nesta tese. A tolerância a falhas é alcançada através de reconfiguração do sistema de controle. Primeiro, a falha é detectada e isolada. Então, o sistema de controle é reconfigurado de acordo com a falha isolada. As falhas em robôs manipuladores são primeiramente estudadas de acordo com suas consequências no sistema cooperativo. Quatro tipos de falhas são identificados: juntas com balanço livre (sem atuadores ativos), bloqueadas, com informação incorreta de posição e com informação incorreta de velocidade. A detecção e a isolação dos dois primeiros tipos de falhas são alcançadas através de um sistema utilizando redes neurais artificiais. Redes do tipo MLP são empregadas para mapear a dinâmica dos robôs cooperativos sem falhas e uma rede RBF é utilizada para a classificação do vetor de resíduos. As falhas do tipo informação incorreta de posição ou velocidade das juntas são detectadas e isoladas através do uso das restrições impostas pela cadeia cinemática fechada presente no sistema cooperativo. Quando falhas do tipo juntas com balanço livre ou bloqueadas são isoladas, as leis de controle são reconfiguradas. Para estes casos, controladores híbridos de movimento e esmagamento do objeto são deduzidos. Quando falhas do tipo informação incorreta de posição ou velocidade das juntas são isoladas, as medidas afetadas são substituídas por valores estimados. Resultados obtidos em simulações e em robôs cooperativos reais mostram que a metodologia proposta é viável. / The problem of fault tolerance in cooperative manipulators rigidly connected to an undeformable load is addressed in this work. Fault tolerance is reached by reconfiguration of the control system. The faults are firstly detected and isolated. Then, the control system is reconfigured according to the isolated fault. Four faults are considered: free-swinging joint faults, locked joint faults, incorrectly measured joint position faults, and incorrectly measured joint velocity faults. Free-swinging and locked joint faults are detected and isolated by artificial neural networks. MLP’s are utilized to reproduce the dynamics of the fault-free system and an RBF is used to classify the residual vector. Incorrectly measured joint position and velocity faults are detected and isolated based on the kinematic constraints imposed on the cooperative system. When free-swinging and locked joint faults are isolated, the control laws are reconfigured. Control laws for motion and squeeze of the object are developed in these cases. When incorrectly measured joint position faults and incorrectly measured joint velocity faults are isolated, the faulty measurements are replaced by their estimates. Results obtained in simulations and in real cooperative robots indicate that the proposed methodology is viable.

Neste trabalho é apresentado um estudo comparativo entre quatro controladores H não lineares aplicados a um manipulador robótico com restrições de força e posição. Para estudar o comportamento de cada controlador as seguintes estratégias foram adotadas: (1) o modelo nominal do robô é considerado conhecido e são utilizadas técnicas inteligentes para estimar incertezas paramétricas, dinâmicas não modeladas e distúrbios externos; (2) O modelo do sistema é considerado completamente desconhecido e as técnicas inteligentes são utilizadas para estimar o modelo completo. As técnicas inteligentes utilizadas são baseadas em redes neurais e lógica fuzzy. Resultados experimentais baseados em um manipulador planar de três juntas rotacionais são apresentados, sendo que as restrições de posicionamento e forças são referentes ao movimento sobre uma linha reta. Ainda neste projeto é desenvolvido um sensor para medição de forças e momentos em três eixos ortogonais, sendo este sensor o dispositivo utilizado para fornecer informações necessárias para o controle do manipulador robótico com restrições / In this work, we present a comparative study among four H nonlinear controllers applied to a manipulator subject to position and force constraints. In order to study the behavior of each controller the following strategies have been adopted: (1) the nominal model of the robot is considered known and intelligent techniques are used to estimate parametric uncertainties, nonmodeled dynamics and external disturbances; (2) the system model is considered completely unknown and intelligent techniques are used to estimate the complete model. The intelligent techniques considered are based on neural networks and fuzzy logic. Experimental results based on a planar manipulator with three rotational joints are presented where position and force constraints refer to a movement on a straight line. To perform these experiments we developed a sensor to measure forces and moments in three orthogonal axes

Orientador: Suely Cunha Amaro Mantovani / Resumo: No estudo dos manipuladores são utilizados os conceitos da cinemática direta e a inversa. No cálculo da cinemática direta tem-se a facilidade da notação de Denavit-Hartenberg, mas o desafio maior é a resolução da cinemática inversa, que se torna mais complexa conforme aumentam os graus de liberdade do manipulador, além de apresentar múltiplas soluções. As variáveis angulares obtidas pelas equações da cinemática inversa são utilizadas pelo controlador, para posicionar o órgão terminal do manipulador em um ponto específico de seu volume de trabalho. Na busca de alternativas para contornar estes problemas, neste trabalho utilizam-se os Modelos Adaptativos de Inferência Neuro-Fuzzy - ANFIS para a resolução da cinemática inversa, por meio de simulações, para obter o posicionamento de um manipulador robótico de 5 graus de liberdade, composto por sete servomotores controlados pela plataforma de desenvolvimento Intel® Galileo Gen 2, usado como caso de estudo. Nas simulações usamse ANFIS com uma arquitetura com três e quatro funções de pertinência de entrada, do tipo gaussiana. O desempenho da arquitetura da ANFIS implementada foi comparado com uma Rede Perceptron Multicamadas, demonstrando com os resultados favoráveis a ANFIS, a sua capacidade de aprender e resolver com baixo erro quadrático médio e com precisão, a cinemática inversa para o manipulador em estudo. Verifica-se também, que a performance das ANFIS melhora, quanto à precisão dos resultados, demonstrado pelo desvio médio d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the study of manipulator’s, the concepts of direct and inverse kinematics are used. In the computation of forward kinematics, it has of the ease of Denavit-Hartenberg notation, but the biggest challenge is the resolution of the inverse kinematics, which becomes more complex as the manipulator's degrees of freedom increase, besides presenting multiple solutions. The angular variables obtained by the inverse kinematics equations are used by the controller to position the terminal organ of the manipulator at a specific point in its work volume. In the search for alternatives to overcome these problems, in this work, the Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Models (ANFIS) are used to solve the inverse kinematics, by means of simulations, to obtain the positioning of a robot manipulator of 5 degrees of freedom, consisting of seven servomotors controlled by the Intel® Galileo Gen 2 development platform, used as a case's study . In the simulations ANFIS's architecture are used three and four Gaussian membership functions of input. The performance of the implemented ANFIS architecture was compared to a Multi-layered Perceptron Network, demonstrating with the favorable results the ANFIS, its ability to learn and solve with low mean square error and with precision, the inverse kinematics for the manipulator under study. It is also verified that the performance of the ANFIS improves, as regards the accuracy of the results in the training process, , demonstrated by the mean deviation of the... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

MONTEZUMA, Artamizia Maria Nogueira. Avaliação da eficiência antimicrobiana das soluções sanitizantes usadas na higienização de um entreposto de pescado. 2013. 85 f. : Tese (doutorado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia de pesca, Fortaleza-CE, 2013 / Submitted by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-07-25T15:06:41Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_amnmontezuma.pdf: 1140714 bytes, checksum: 2798a7f6c9df24d378ae8a3e175f3f42 (MD5) / Approved for entry into archive by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-07-25T15:06:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_amnmontezuma.pdf: 1140714 bytes, checksum: 2798a7f6c9df24d378ae8a3e175f3f42 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-25T15:06:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_amnmontezuma.pdf: 1140714 bytes, checksum: 2798a7f6c9df24d378ae8a3e175f3f42 (MD5) Previous issue date: 2013 / The AOAC use-dilution method (UDM) and suspension method are officially accepted in Brazil for the evaluation of the antibacterial efficiency of disinfectants when applying for product registration. The purpose of this study was to determine the antibacterial efficiency of solutions of sodium hypochlorite at 5, 100 and 200mg/L and benzalkonium chloride at 77 and 10,000mg/L, and to evaluate the procedures employed to disinfect raw material (lobster tails) and the hands and boots of handlers at a seafood processing facility in Fortaleza city. The disinfectants were tested with UDM (INCQS/POP No65.3210.007) using standard strains of Staphylococcus aureus, Salmonella Choleraesuis and Escherichia coli, and with the suspension method (AOAC 960.09) using S. aureus and E. coli. The hygienization procedures for hands, boots and raw material were evaluated by decimal reduction (DR) of aerobic mesophiles in samples collected during processing. The bacteria were quantified by standard plate count (pour platefor hands and boots; spread plate for tails) in Tryptone Glucose Extract agar, and results were expressed as CFU/hand, CFU/cm2 and CFU/tail. The sodium hypochlorite solutions failed the UDM test at all concentrations, but were approved (DR >5) in the suspension test for at least one repetition. The benzalkonium chloride solutions were approved with both methods, with the best performance observed for the suspension method (DR >5log) at 10.000 mg/L. DR values were <0.8 (hands), <0.6 (boots) and <0.6 (tails). The two methods (UDM and Suspension) were in partial agreement regarding the approval of solutions, but the latter method yielded a greater number of approvals. Due to differences in the initial bacterial load, the hygienization procedures were efficient for hands and lobster tails but inefficient for boots. DR values were significantly higher for standard strains (S. aureus and E. coli) tested with the suspension method using sodium hypochlorite and benzalkonium chloride than for aerobic mesophiles following the hygienization of hands, boots and lobster tails sampled at the seafood processing facility. / Os Métodos da Diluição de Uso (MDU) e da Suspensão da AOAC são oficialmente aceitos no Brasil na avaliação da eficiência antimicrobiana de desinfetantes, para fim de registro comercial. O estudo teve como objetivo determinar a eficiência antimicrobiana das soluções de hipoclorito de sódio nas concentrações 5, 100 e 200mg/L e de cloreto de benzalcônio a 77 e 10.000mg/L e avaliar os processos de higienização das mãos e botas dos manipuladores e das caudas de lagosta, como matéria-prima, em um Entreposto de Pescado na cidade de Fortaleza-CE. Os testes aplicados aos desinfetantes foram MDU (INCQS/POP No65.3210.007) que utiliza as cepas padrão Staphylococcus aureus, Salmonella Choleraesuis e Escherichia coli e Suspensão (AOAC 960.09) que testa os desinfetantes contra S. aureus e E.coli. Foi verificada a eficácia dos procedimentos de higienização das mãos e botas dos manipuladores e das caudas de lagostas através da redução decimal (RD) das bactérias heterotróficas cultiváveis (BHC), de amostras colhidas durante o processamento. Procedeu-se a contagem bacteriana através do método de Contagem Padrão em Placas (CPP) pelas técnicas pour plate (mãos e botas) e spreadplate (caudas), utilizando-se Ágar Extrato Glicose Triptona (TGEA), e os resultados foram expressos em UFC/mão, UFC/cm2 e UFC/cauda. As soluções de hipoclorito de sódio foram reprovadas pelo MDU nas concentrações 5, 100 e 200 mg/L e aprovadas (RD > 5 ciclos logarítmicos) em pelo menos uma repetição para o teste da Suspensão. As soluções do cloreto de benzalcônio foram aprovadas nos dois testes apresentando melhor eficiência microbiológica para o teste de suspensão (RD >5 ciclos logarítmicos) na concentração 10.000 mg/L. As RD das mãos e das botas dos manipuladores e das caudas de lagosta foram respectivamente < 0,8,< 0,6 e < 0,6 ciclo logarítmico. O MDU e o Método da Suspensão mostraram concordância parcial na aprovação antimicrobiana das soluções tendo esse último maior número de aprovações. A carga microbiana inicial definiu a boa eficiência do processo de higienização para a matéria-prima e mãos e a ineficiência para as botas no Entreposto de Pescado. As RD encontradas para as cepas padrão (Staphylococcus aureus e Escherichia coli), analisadas pelo método da Suspensão testando hipoclorito de sódio e cloreto de benzalcônio foram maiores do que aquelas RD encontradas para BHC após o processo de higienização das mãos, botas e caudas de lagosta.

Este trabalho apresenta uma comparação entre as estratégias de controle por torque calculado e controle repetitivo aplicadas a manipuladores robóticos. O objetivo no uso desses controladores é para que o manipulador siga referência de trajetória periódica no espaço das juntas. O desenvolvimento e implementação dos controladores são focados no manipulador WAM (Whole Arm Manipulator) da Barrett Technology®Inc. Neste trabalho, também são apresentadas uma formulação do modelo não linear do manipulador e as sínteses dos controladores por torque calculado e repetitivo aplicados ao modelo do manipulador linearizado por realimentação. O controlador por torque calculado é apresentado e sintetizado na sua forma clássica. Para o controlador repetitivo, a síntese parte do princípio do modelo interno com a adição de uma estrutura repetitiva e uma realimentação proporcional e derivativa do erro de seguimento de referência O projeto dos ganhos do controlador repetitivo é feito através de um problema de otimização convexa com restrições na forma de inequações matriciais lineares (ou no inglês: Linear Matrix Inequalities - LMI). A formulação do problema de otimização parte da teoria de estabilidade segundo Lyapunov com um funcional Lyapunov-Krasoviskii, adição de um custo quadrático, para ajuste de desempenho, e de um critério de desempenho transitório dado pela taxa de decaimento exponencial da norma dos estados. É apresentada a comparação entre as estratégias de controle e a validação do controlador repetitivo proposto aplicado ao caso com linearização perfeita e ao caso com o modelo não linear do manipulador. No primeiro caso, é feita a simulação do modelo linear do manipulador com adição de um torque de atrito na junta. No segundo caso, é utilizado o sistema ROS (Robot Operating System) com o programa Gazebo simulando o manipulador WAM considerando erros de linearização, isto é, incertezas paramétricas. / This work presents a comparison between the strategies of computed-torque control and repetitive control applied to robotic manipulators. The main objective in use these controllers with the manipulator is to tracking periodic trajectory in joint space. The development and implementation of controllers are focused on the Whole Arm Manipulator (WAM) of the Barrett Technology®Inc. Also featured are a non-linear model formulation of the manipulator and the synthesis of controllers for computed-torque control and repetitive control applied to the manipulator model linearized by state feedback. The computed-torque controller is presented in its classic form. For the repetitive controller, the synthesis is based on the internal model principle with the addition of a repetitive structure and a proportional-derivative reference tracking error feedback. The design of the repetitive controller gains is done through a convex optimization problem with linear matrix inequalities (LMI) constraints. The formulation of the optimization problem is based on the Lyapunov stability theory using a Lyapunov-Krasoviskii functional, addition of a quadratic cost for performance adjustment and a transient performance criteria given by the exponential decay rate of the states norm. A comparison between the control strategies and the validation of the repetitive controller applied to the case with perfect linearization and the case with the non-linear model of the manipulator are presented. In the first case, is made simulations of the linear model of the manipulator in MATLAB program, with the addition of a disturbance modeling the friction torque at the joint. In the second case, is used the Robot Operating System (ROS) with Gazebo program simulating the WAM nonlinear model. In this case, a possible mismatch between the model used for the feedback linearization and the real system is taken into account.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:29:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leo Shirmer.pdf: 2979885 bytes, checksum: af597a0ee7bc2ab3d93b50df0e86fb27 (MD5) Previous issue date: 2005-02-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The work approaches the modeling of the articulated robotic manipulator with six degrees of freedom, conceived for educational ends. It s presented the structure, the robotic anatomy and components, as systems of transmission, actuators and sensors used in manipulating robots. The arm and base structure of the Robothron manipulator are described. The forward kinematics modeling by Sheth-Uicker and also Denavit-Hartenbergnotations are studied. The Robothron workspace simulations graphs are presented to validate the forward kinematics equations. The inverse kinematic manipulator is studied and simulation are presented. The diferential kinematic present the manipulator Jacobian and its singularities. The of the static forces and moments analysis are used to determinate the joints transmission parameters systems for shoulder and elbow. The dynamic analysis studies three manipulators configurations and the joints torques equations to the Robothron shoulder and the elbow are determined. / O trabalho aborda a modelagem do manipulador robótico articulado de seis graus de liberdade, concebido para fins educacionais. São apresentadas a estrutura, a anatomia e os componentes robóticos, como sistemas de transmissão, atuadores e sensores utilizados em robôs manipuladores. São descritas a estrutura da base e do antebraço do Robothron. É estudada a modelagem por cinemática direta através das notações de Sheth-Uicker e também a de Denavit-Hartenberg. São apresentadas simulações e os gráficos do espaço de trabalho do Robothron para validar as equações da cinemática direta. A cinemática inversa deste manipulador é estudada e acompanhada de simulações. A cinemática diferencial apresenta o Jacobiano do manipulador e suas singularidades. No capítulo referente a análise das forças estáticas e momentos, são determinados os parâmetros dos sistemas de transmissão para as articulações do ombro e do cotovelo. A análise dinâmica estuda três configurações de manipuladores, são determinadas as equações dos torques nas articulações do ombro e do cotovelo do Robothron.

Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP); FINEP; Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) / Este trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema estabilizador da adesão de um robô escalador com rodas magnéticas. O projeto deste robô surge da necessidade em automatizar o processo de inspeção de tanques de armazenamento de derivados de petróleo, o qual e atualmente realizado de modo manual. O robô vem sendo desenvolvido no Laboratório de Automação e Sistemas de Controle Avençado (LASCA) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Primeiramente foi realizada uma análise teórica completa do protótipo, englobando um estudo da estrutura do robô, seus requisitos e as análises de cinemática e dinâmica. Realizou-se então um estudo das rodas magnéticas do robô e das características do campo magnético enquanto ocorre descolamento da roda em superfícies ferromagnéticas. Os dados do campo magnético são adquiridos por meio do magnetômetro presente na unidade de navegação inercial do robô. Implementou-se então uma rede neural artificial do tipo Perceptron Multi-Camadas com o intuito de interpretar os dados do campo magnético e estimar a forca de adesão entre o robô e a superfície. Por fim a quantificação da forca de adesão e utilizada para implementar um sistema de controle de adesão para o robô escalador. / This work consists in the design of an adhesion stabilization system of a climbing robot with magnetic wheels. The robot’s design comes from the need to automatize the inspection process of industrial storage tanks for petroleum products, which is currently performed manually. The robot is being developed in the Laboratory of Automation and Advanced Control Systems (LASCA) of the Federal Technological University of Paraná (UTFPR). First, a complete a theoretical analysis of the prototype was carried out including a study of the robot’s structure, its requirements and the kinematics and dynamics analyses. Then, a study of the robot’s magnetic wheels and the characteristics of the magnetic field in the occurancy of detachment between the magnetic wheel and the ferro-magnetic surfaces was carried out. The magnetic field data is acquired through the magnetometer of the inertial measurement unit sensor of the robot. Then a multilayer perceptron artificial neural network was implemented in order to interpret the magnetic field data and estimate the adhesion force between robot and surface. Finally the adhesion force quantification is used to implement an adhesion control system for the robot.

Este trabalho apresenta uma comparação entre as estratégias de controle por torque calculado e controle repetitivo aplicadas a manipuladores robóticos. O objetivo no uso desses controladores é para que o manipulador siga referência de trajetória periódica no espaço das juntas. O desenvolvimento e implementação dos controladores são focados no manipulador WAM (Whole Arm Manipulator) da Barrett Technology®Inc. Neste trabalho, também são apresentadas uma formulação do modelo não linear do manipulador e as sínteses dos controladores por torque calculado e repetitivo aplicados ao modelo do manipulador linearizado por realimentação. O controlador por torque calculado é apresentado e sintetizado na sua forma clássica. Para o controlador repetitivo, a síntese parte do princípio do modelo interno com a adição de uma estrutura repetitiva e uma realimentação proporcional e derivativa do erro de seguimento de referência O projeto dos ganhos do controlador repetitivo é feito através de um problema de otimização convexa com restrições na forma de inequações matriciais lineares (ou no inglês: Linear Matrix Inequalities - LMI). A formulação do problema de otimização parte da teoria de estabilidade segundo Lyapunov com um funcional Lyapunov-Krasoviskii, adição de um custo quadrático, para ajuste de desempenho, e de um critério de desempenho transitório dado pela taxa de decaimento exponencial da norma dos estados. É apresentada a comparação entre as estratégias de controle e a validação do controlador repetitivo proposto aplicado ao caso com linearização perfeita e ao caso com o modelo não linear do manipulador. No primeiro caso, é feita a simulação do modelo linear do manipulador com adição de um torque de atrito na junta. No segundo caso, é utilizado o sistema ROS (Robot Operating System) com o programa Gazebo simulando o manipulador WAM considerando erros de linearização, isto é, incertezas paramétricas. / This work presents a comparison between the strategies of computed-torque control and repetitive control applied to robotic manipulators. The main objective in use these controllers with the manipulator is to tracking periodic trajectory in joint space. The development and implementation of controllers are focused on the Whole Arm Manipulator (WAM) of the Barrett Technology®Inc. Also featured are a non-linear model formulation of the manipulator and the synthesis of controllers for computed-torque control and repetitive control applied to the manipulator model linearized by state feedback. The computed-torque controller is presented in its classic form. For the repetitive controller, the synthesis is based on the internal model principle with the addition of a repetitive structure and a proportional-derivative reference tracking error feedback. The design of the repetitive controller gains is done through a convex optimization problem with linear matrix inequalities (LMI) constraints. The formulation of the optimization problem is based on the Lyapunov stability theory using a Lyapunov-Krasoviskii functional, addition of a quadratic cost for performance adjustment and a transient performance criteria given by the exponential decay rate of the states norm. A comparison between the control strategies and the validation of the repetitive controller applied to the case with perfect linearization and the case with the non-linear model of the manipulator are presented. In the first case, is made simulations of the linear model of the manipulator in MATLAB program, with the addition of a disturbance modeling the friction torque at the joint. In the second case, is used the Robot Operating System (ROS) with Gazebo program simulating the WAM nonlinear model. In this case, a possible mismatch between the model used for the feedback linearization and the real system is taken into account.

Neste trabalho, o equacionamento dinâmico de um manipulador espacial de base livre flutuante é descrito a partir do conceito do manipulador dinamicamente equivalente para que as técnicas de controle desenvolvidas sejam experimentalmente validadas em um manipulador convencional de base fixa. Dois tipos de controle de movimento são considerados. O primeiro foi desenvolvido no espaço das juntas e realiza o comando direto de posicionamento das juntas do manipulador; o segundo foi desenvolvido no espaço inercial e o controle é direcionado para o posicionamento do efetuador no espaço Cartesiano. Nos dois casos, o problema de acompanhamento de trajetória de um manipulador espacial com base livre flutuante sujeito a incertezas na planta e perturbações externas é proposto e solucionado sob o ponto de vista do critério de desempenho H \'INFINITO\'. Considerando métodos de controle para sistemas subatuados, três técnicas adaptativas foram desenvolvidas a partir de um controlador H \'INFINITO\' não-linear baseado na teoria dos jogos. A primeira técnica foi proposta considerando a estrutura do modelo bem definida, porém calculada com base em parâmetros incertos. Uma lei adaptativa foi aplicada para estimar esses parâmetros utilizando parametrização linear. Redes neurais artificiais são aplicadas nas outras duas abordagens adaptativas. A primeira utiliza uma rede neural para aprender o comportamento dinâmico do sistema robótico, considerado totalmente desconhecido. Nenhum dado cinemático ou dinâmico da base é utilizado neste caso. A segunda abordagem considera a estrutura do modelo nominal do manipulador bem definida e a rede neural é aplicada para estimar o comportamento das incertezas paramétricas e da dinâmica não-modelada da base. O critério H \'INFINITO\' é aplicado nas três técnicas para atenuar o efeito dos erros de estimativa. Resultados experimentais foram obtidos com um robô manipulador de base fixa subatuado (UArmII) e apresentaram melhor desempenho no acompanhamento da trajetória e no consumo de energia para as abordagens baseadas em redes neurais. / In the present work, the dynamics of a free-floating space manipulator is described through the dynamically equivalent manipulator approach in order to obtain experimental results in a planar fixed base manipulator. Control in joint and Cartesian spaces are considered. The first acts directly on joints positioning; the second control scheme acts on positioning the end-effector in some inertially fixed position. In both cases, the problem of tracking control with a guaranteed H-infinity performance for free-floating manipulator systems with plant uncertainties and external disturbances is proposed and solved. Considering control methods for underactuated systems, three adaptive techniques were developed from a nonlinear H-infinity controller based on game theory. The first approach was proposed considering a well defined structure for the plant, however it was computed based on uncertain parameters. An adaptive law was applied to estimate these parameters using linear parametrization. Artificial neural networks were applied in the two other approaches. The first one uses a neural network to learn the dynamic behavior from the robotic system, which is considered totally unknown. No kinematics or dynamics data from the spacecraft are necessary in this case. The second approach considers the nominal model structure well defined and the neural network is applied to estimate the behavior of the parametric uncertainties and of the spacecraft non-modeled dynamics. The H-infinity criterion was applied to attenuate the effect of estimation errors in the three techniques. Experimental results were obtained with an underactuated fixed-base planar manipulator (UArmII) and presented better performance in tracking and energy consumption for the neural based approaches.

Este trabalho trata da implementação de uma técnica de controle robusto, Síntese-&#956 em um robô manipulador de três graus de liberdade com juntas passivas. A necessidade de um de controle robusto se deve ao fato de que em uma aplicação real o sistema está sujeito a mudanças nos seus parâmetros internos e a distúrbios externos (ruído dos sensores, etc). Aqui, uma metodologia de controle robusto que combina o método do torque computado e controladores robustos projetados via Síntese-&#956 é proposta e utilizada com êxito. O equacionamento matemático da distância do sistema é apresentado e a linearização é realizada pela realimentação de estados presentes no método. Uma abordagem dos conceitos teóricos presentes na teoria de Síntese-&#956 é feita e um procedimento de projeto é apresentado. Modelos nominais para diferentes configurações do robô são definidos e controladores robustos são projetados utilizando o método de iterações D-K. O teste e a validação dos controladores projetados são verificados em um ambiente de simulação e também no manipulador experimental UArmII (Underactuated Robot Manipulator II), que é um robô manipulador (equipado com 3 juntas, atuadores e freios) projetado para o estudo de dinâmicas passivas. / This work deals with implementation of a robust control technique, &#956-Synthesis, in a mani- pulator robot with three degrees of freedom and passive joints. The necessity of a robust control is due to the fact that in a real application the system is subject to changes in its internal parameters and external disturbances (sensor noise, etc). Here, a robust control methodology that combines the computed torque method and robust controllers designed via &#956-Synthesis is proposal and used with success. The mathematical formulation of the system dynamics is presented and the linearization is accomplished by the state feedback included in the method. An overview of theoretical concepts presents in the &#956-Synthesis theory is made and a design procedure is presented. Nominal models for all robot\'s configurations are defined and robust controllers are designed using the D-K iterations method. The test and validation of the controllers are realized in a simulation environment and also in the experimental manipulator UArmII (Underactuated Robot Manipulator II), that is a robot manipulator (equipped with 3 joints, actuators and brakes) projected for the study of passive dynamics.