[pt] Os avanços da Robótica nas últimas décadas permitem um aumento nas gamas de aplicações de manipuladores robóticos em diversos setores da indústria. Isto, impacta diretamente a interação Homem-Robô (HRI), resultando em um aumento de tarefas que requerem compartilhamento de ambiente de trabalho, desempenho de segurança e a habilidade de detecção de contato do manipulador robótico. Consequentemente, métodos de controle capazes de prever contato, controlar força ou trajetória para evitar danos durante colisões se tornam cada vez mais necessários seja por questões de segurança ou de desempenho. Separando a dinâmica de um manipulador de um único elo em dois modos, sendo eles modo de controle de posição (modo livre) e modo de controle de torque (modo de contato), a primeira parte desta dissertação, lida com o problema de estimação de estados para detecção do modo ativo através da implementação do método de Estimação de Estados de Horizonte móvel com Redes Neurais (NNMHSE). A efetividade do método de estimação proposto é avaliada através da comparação dos estados e modos gerados pelo MHSE e dos estimados pela Rede Neural. Este método apresentou baixos valores de RMSE, altos valores de R(2), e uma redução do tempo de processamento do algoritmo de estimação. A segunda parte desta dissertação lida com o problema de controle de posição e força chaveado para um manipulador robótico não linear, aplicando Controle Preditivo Baseado em Modelo (MPC). O algoritmo MPC chaveado implementado mostrou-se capaz de controlar efetivamente ambos os modos do sistema apresentando baixo erro na predição, aproximadamente 2 por cento no modo de controle de posição e 0.5 por cento no modo de controle de torque, mesmo considerando alterações cíclicas nos modos. Ambos os métodos provam ser adequados para controle de manipuladores robóticos colocalizados com seres humanos ou em ambientes desestruturados por meio da detecção do modo de operação e do controle chaveado posição-torque. / [en] The advances in Robotics in recent decades allow a growing range of robotic manipulator applications in various industry sectors. This directly impacts Human-Robot Interaction (HRI), increasing tasks that require a shared work environment, safety performance, and the contact detection ability of the robotic manipulator. Consequently, control methods capable of predicting contact, and controlling force or trajectory to avoid damage during collisions become increasingly necessary either for safety or performance reasons. Separating the dynamics of a single-link manipulator into two modes, namely position control mode (free mode) and torque control mode (contact mode), the first part of this dissertation deals with the estimation problem of states for active mode detection through the implementation of the Moving Horizon State Estimation with Neural Networks (NNMHSE) method. The effectiveness of the proposed estimation method is evaluated by comparing the states and modes generated by the MHSE and those estimated by the Neural Network. This method showed low RMSE values, high values of R(2), and a reduction in the processing time of the estimation algorithm. The second part of this dissertation deals with the position and force switching problem for a non-linear robotic manipulator, applying Model-Based Predictive Control (MPC). The implemented switched MPC algorithm effectively controlled both modes of the system, presenting low prediction error, approximately 2 percent in position control mode and 0.5 percent in torque control mode, even considering cyclical changes in the modes. Both methods prove to be suitable for controlling co-located robotic manipulators with humans or in unstructured environments through operation mode detection and position-torque switching control.

La identificación de los parámetros dinámicos que constituyen el modelo dinámico de un robot manipulador tiene por objeto la estimación de valores precisos de dichos parámetros a partir de medidas experimentales del movimiento del robot, siendo éste el único procedimiento práctico que permite la obtención de valores fiables de los mismos cuando el sistema mecánico presenta una mínima complejidad. La importancia de la identificación de parámetros dinámicos se manifiesta especialmente tanto en aplicaciones de control por dinámica inversa como en simulación dinámica. En esta tesis, se aborda la identificación de parámetros dinámicos, tanto desde el punto de vista teórico como experimental, en robots manipuladores con configuración de cadena cinemática abierta. Por una parte, se desarrolla el modelo dinámico de un robot manipulador a partir de las ecuaciones de la dinámica de acuerdo al formalismo de Gibbs-Appell. Para ello, se asume el robot constituido por barras rígidas, modelándose independientemente el comportamiento dinámico de los actuadores. Se consideran asimismo algunos modelos de fricción lineales con respecto a sus coeficientes con objeto de modelar los fenómenos de fricción en los nudos. Posteriormente, las ecuaciones que constituyen dicho modelo dinámico son reescritas de forma lineal respecto a los parámetros dinámicos a identificar y en forma matricial, a fin de permitir la posterior aplicación de técnicas numéricas tanto de análisis y reducción como de resolución del sistema de ecuaciones así constituido. Por otra parte, se tratan algunos aspectos fundamentales de la identificación de parámetros dinámicos tanto a nivel teórico como práctico. Así, se aborda la generación de trayectorias optimizadas, recurriéndose a la parametrización de las mismas mediante series finitas de Fourier, lo cual permite beneficiarse del carácter periódico de éstas. Asimismo, se propone un procedimiento para la resolución del sistema de ecuaciones mediante el cual se asegura l / Benimeli Andreu, FJ. (2005). Estimación de parámetros dinámicos en robots manipuladores [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1995

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2014-10-30T19:03:54Z No. of bitstreams: 2 Tese - Sérgio Fernandes Ferreira - 2013.pdf: 1474988 bytes, checksum: cf686adb295132f42034584da756c318 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-10-31T12:06:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Sérgio Fernandes Ferreira - 2013.pdf: 1474988 bytes, checksum: cf686adb295132f42034584da756c318 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-31T12:06:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Sérgio Fernandes Ferreira - 2013.pdf: 1474988 bytes, checksum: cf686adb295132f42034584da756c318 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-06-21 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The aimed was to include virginiamycin and salinomycin to supplement beef cattle growth in atropical grass base diet during rainy season. Experiment 1: A total of 45 animals, grouping on 15 maleNelore of the same contemporary group, in RBD distribution; rotational grazing system handled (Panicum maximum cv. Massai). Variables analyzed were SMC, DWG, biometric measurements, BCS and economic assessment. Experiment 2: 6 fistulated animals were used, Nellore males of the same contemporary group, distributed in LSD 3x3 replicated; rotational grazing system handled (Brachiariadecumbens) from 14h to 10h hours and the MS. Variables analyzed were MSC, rumen pH, ammonia, DM, NDF and ADF in siturumen degradability. For both experiments, three treatmentswereconsisted: control, mineral supplement by COMIGO - Cria61 - F2 (MS); virginiamycin: MS + virginiamycin (Phigrow ®) 100 mg / animal / day; salinomycin: MS + salinomycin (Posistac ®) 108 mg / animal / day. The results were analyzed by varianceanalysis and means were compared by Tukey test (P>05). The group control showed greater MSC (P <0.05), the virginiamycin group increased 25.4% in DWG (P <0.05), 0.583 kg / animal / day, compared to control (0.465 kg / animal / day), and 9.79% in relation to salinomycin (0.531 kg / animal / day) and that higher than the control14.2%. There was a reduction of 18.7% in the CSM to virginiamycin and salinomycin to 29.0% when comparing with the control. The virginiamycin was handling better financial efficiency: 26% higher than the control and 8.6% higher than salinomycin, and this, 16% higher than the control. There was no significant difference (P> 0.05) for MSC on rumen pH average(6.66, 6.61 and 6.56) and ammonia concentration (4,207, 4,238 and 3,892 mg N-NH3 / dL ) respectively for control, virginiamycin and salinomycin. The results for DM degradability and ADF, showed no significant difference (P <0.05) for analyzed variables. There was statistical differencesin NDF degradability (P> 0.05), virginiamycin had the highest degradability in 2 and 5% of passage rates, similar to control and greater than salinomycinin the 8% / hourrate. The virginiamycin and salinomycin can be linked toSM, however do not promote significant effects on ruminal pH, ammonia nitrogen values on DM e ADF degradability. But virginiamycin promoted greater effective degradability of NDF. The aimed was to include virginiamycin (VM) in two levels to energy-protein supplement (EPS) for beef cattle growth on a basic diet of tropical grass in the dry season. Experiment 1: A total of 45 animals were used, in groups of 15 maleNellore of the same contemporary group, randomly distributed in RB; in rotational grazing system handled (Tifton 85). Experiment 2: A total of 6 fistulatedNellore males of the same contemporary group, distributed in LSD 3x3 replicated. Animals were handled in a rotational grazing system (Brachiariadecumbens) in the dry season. Distributed into three treatments: control, COMIGO Mineral Supplement - Production - F.10 protein-energy (PES); VM 100: PES + VM (Phigrow ®) 108 mg / animal / day; VM 200: PES + VM (Phigrow® ) 216 mg / animal / day. Variables analyzed in in experiment 1 were PESC, DGW, biometric measurements and BCS and in experiment 2, PESC, rumen pH, ammonia, DM, NDF and ADF, in situ degradability. Results were analyzed by variance analysis and means were compared by Tukey test (P>0.05). There was no difference in ADG, PESC and biometric measurements (P <0.05), ADG for VM 200, 0,431, 0,391 and 100 VM control 0.398 kg / animal / day. There was no significant difference (P> 0.05) for PESC, in the overall rumen pHaverage (7.02, 7.04 and 7.06) and ammonia concentration (3,961, 3,876 and 4,147 mg N-NH3 / dL) respectively for control, VM 100 and VM 200 (P> 0.05). There was no significant difference (P <0.05) for any variables in DM, NDF and ADF degradability analyses. Virginiamycin inclusion caused greater supplementreduction on cattle on grazing pasture, and did not affect rumen pH, in rumen ammonia, dry matter and neutral detergent fiber and aciddegradability values. / A virgianamicina é um antibiótico não ionóforo e a salinomicina um antibiótico carboxílico poliéster ou simplesmente ionóforo, que têm sido usados como manipuladores ruminais para obtenção de melhores índices zootécnicos. Assim, objetivou-se avaliar os efeitos no GMD, no consumo de suplemento, nas medidas biométricas, ECC e na eficiência econômica para 45 bovinos machos inteiros, Nelore criados em pasto de Panicum maximum CV. Massai no verão e Cynodon spp. no inverno; no pH ruminal, na concentração de nitrogênio amoniacal, no consumo de suplemento, na DISMS, DISFDN e DISFDA por 6 bovinos machos Nelore fistulados no rúmen criados em pasto de Brachiaria decumbens, com a inclusão de virginiamicina ou salinomicina veiculadas no suplemento mineral no período das águas e no suplemento proteico-energético no período seco do ano. Os tratamentos no período das águas foram constituidos: controle, apenas Suplemento Mineral COMIGO – CRIA 61 – F.2 (SM); virginiamicina = SM + virginiamicina (PhiGrow®) 100 mg/animal/dia; salinomicina = SM + salinomicina (Posistac®) 108 mg/animal/dia; e os tratamentos no período seco foram constituidos: controle, apenas Suplemento Mineral COMIGO Produção F.10 protéico-energético (SPE); VM 100 = SPE + 108 mg/animal/dia de virginiamicina; VM 200 = SPE + 216 mg/animal/dia de virginiamicina. No período das águas o grupo controle apresentou maior CSM (P>0,05), o grupo virginiamicina maior (P>0,05) GMD (0,583), seguido por salinomicina (0,531) e o grupo controle (0,465 kg/animal/dia). As medidas biométricas não apresentaram diferenças (P>0,05), sugerindo que haja uma mudança na composição do GMD entre os diferentes tecidos. A virginiamicina foi o tratamento de melhor eficiência financeira: 26% superior ao controle e 8,6% superior ao salinomicina, e este, 16% superior ao controle. Para os animais fistulados não houve diferença (P<0,05) para CSM, mas houve redução para os 3 tratamentos. Não houve diferença significativa na média global do pH ruminal e nitrogênio amoniacal (mg NNH3/ dL). Os resultados para DISMS e DISFDA, não apresentaram diferenças (P<0,05) para nenhuma das variáveis analisadas. Na degradabilidade da FDN houve diferenças estatísticas (P>0,05), a virginiamicina apresentou as maiores degradabilidade efetiva nas taxas de passagem de 2 e 5%, e semelhante ao controle e maior que salinomicina na taxa de 8%/hora. Para o período seco não houve diferenças para GMD, CSPE e para medidas biométricas (P<0,05), GMD para VM 200 de 0,431; VM 100 de 0,391 e controle de 0,398 kg/animal/dia. O uso de VM ao nível de 216 mg/ animal/ dia promoveu aumento da eficiência econômica. Para os animais fistulados não houve diferença (P>0,05) para CSPE, na média global do pH ruminal, 7,02 para controle, 7,04 para VM 100 e 7,06 para VM 200, e nitrogênio amoniacal (mg N-NH3/ dL), 3,961 para controle, 3,876 para VM 100 e 4,147 para VM 200 (P>0,05. Não houve diferença significativa (P>0,05) para nenhuma das variáveis analisadas na degradabilidade da MS, da FDN e da FDA, os valores observados sugerem que é necessário maior número de repetições para situações similares às realizadas nesta experimentação. Objetivou-se incluir a virginiamicina e a salinomicina ao suplemento para bovinos de corte em crescimento com dieta base de gramínea tropical no período das águas. Experimento 1: foram utilizados 45 animais, grupos de 15 animais machos Nelore de mesmo grupo contemporâneo, distribuídos em DBC; manejados em sistema de lotação rotacionada (Panicum maximum cv. Massai). As variáveis analisadas foram o CSM, GMD, medidas biométricas, ECC e apreciação econômica. Experimento 2: foram utilizados 6 animais fistulados no rúmen, machos Nelore de mesmo grupo contemporâneo, distribuídos em DQL 3x3 replicado; manejados em sistema de lotação rotacionada (Brachiaria decumbens) das 14 às 10 horas e ao SM. As variáveis analisadas foram o CSM, pH ruminal, nitrogênio amoniacal, degradabilidade ruminal in situ da MS, FDN e FDA. Para ambos os experimentos, foram constituídos três tratamentos: controle, apenas suplemento mineral COMIGO – Cria 61 – F2 (SM); virginiamicina: SM + virginiamicina (Phigrow®) 100 mg/animal/dia; salinomicina: SM + salinomicina (Posistac®) 108 mg/animal/dia. Os resultados foram interpretados por meio de análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey (P>0,05). O grupo controle apresentou maior CSM (P<0,05), o grupo virginiamicina acréscimo de 25,4% no GMD (P<0,05), 0,583 kg/ animal/ dia, em relação ao controle (0,465 kg/ animal/ dia), e 9,79% em relação ao salinomicina (0,531 kg/animal/dia), e este 14,2% superior ao controle. Houve redução de 18,7% no CSM para virginiamicina e 29,0% para salinomicina ao comparar com o controle. A virginiamicina foi o tratamento de melhor eficiência financeira: 26% superior ao controle e 8,6% superior ao salinomicina, e este, 16% superior ao controle. Não houve diferença significativa (P>0,05) para CSM, na média do pH ruminal (6,66, 6,61 e 6,56) e da concentração de nitrogênio amoniacal (4,207, 4,238 e 3,892 mg N-NH3/ dL) respectivamente para controle, virginiamicina e salinomicina. Os resultados para a degradabilidade da MS e FDA, não apresentaram diferença significativa (P<0,05) para as variáveis analisadas. Na degradabilidade da FDN houve diferenças estatísticas (P>0,05), a virginiamicina apresentou as maiores degradabilidade efetiva nas taxas de passagem de 2 e 5%, e semelhante ao controle e maior que salinomicina na taxa de 8%/hora. A virginiamicina e a salinomicina, podem ser veiculados ao SM, contudo não promovem efeitos significativos nos valores do pH ruminal, do nitrogênio amoniacal, na degradabilidade da MS e da FDA. Mas a virginiamicina promoveu maior degradabilidade efetiva da FDN. Objetivou-se incluir em dois níveis a virginiamicina (VM), ao suplemento proteicoenergético (SPE) para bovinos de corte em crescimento com dieta base de gramínea tropical no período seco do ano. Experimento 1: Foram utilizados 45 animais, grupos de 15 animais machos Nelore de mesmo grupo contemporâneo, distribuídos aleatoriamente em DBC; manejados em sistema de lotação rotacionada (Tifton 85). Experimento 2: Foram utilizados 6 animais fistulados no rúmen, machos Nelore de mesmo grupo contemporâneo, distribuídos em DQL 3x3 replicado. Os animais foram manejados em sistema de lotação rotacionada (Brachiaria decumbens) diferida no período seco do ano. Foram constituídos três tratamentos: controle: apenas Suplemento Mineral COMIGO – Produção – F.10 proteico-energético (SPE); VM 100: SPE + VM (Phigrow®) 108 mg/animal/dia; VM 200: SPE + VM (Phigrow®) 216 mg/animal/dia. As variáveis analisadas foram o CSPE, GMD, medidas biométricas e ECC no experimento 1 e o CSM, pH ruminal, nitrogênio amoniacal, degradabilidade ruminal in situ da MS, FDN e FDA no experimento 2. Os resultados foram interpretados por meio de análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey (P>0,05). Não houve diferença para GMD, CSPE e para medidas biométricas (P<0,05), GMD para VM 200 de 0,431; VM 100 de 0,391 e controle de 0,398 kg/animal/dia. Não houve diferença significativa (P>0,05) para CSPE, na média global do pH ruminal (7,02, 7,04 e 7,06) e da concentração de nitrogênio amoniacal (3,961; 3,876 e 4,147 mg NNH3/ dL) respectivamente para controle, VM 100 e VM 200 (P>0,05). Não houve diferença significativa (P<0,05) para nenhuma das variáveis analisadas na degradabilidade da MS, da FDN e da FDA. A inclusão de virginiamicina promoveu acentuada redução no consumo do suplemento em bovinos sob pastejo diferido e não influenciou os valores do pH ruminal, nas concentrações de nitrogênio amoniacal no rúmen, na degradabilidade da matéria seca e das fibras em detergente neutro ou ácido.