Neste trabalho foram utilizados os conceitos de célula flexível de manufatura e de automação utilizando a robótica para desenvolver uma célula robotizada de acabamento de instrumentos cirúrgicos forjados, com o objetivo de obter aumento de produção e flexibilizar o sistema de manufatura. Na produção manual de acabamento dos instrumentos cirúrgicos incluídos no estudo são realizados processos de lixamento, eletropolimento, polimento vibratório, jateamento e polimento com manta sintética e escova. Foi identificado que o sistema utilizando trabalho manual restringe a produtividade a um número de pinças insuficiente para atender à demanda do mercado. Desse modo, foi desenvolvida uma célula robotizada de acabamento, com a intenção de suprir a necessidade do aumento de produção dos instrumentos cirúrgicos. Em paralelo ao desenvolvimento da célula flexível de manufatura, estudaram-se os processos de acabamento utilizados, resultando na eliminação de etapas de acabamento no processo automatizado. Com a célula flexível de manufatura desenvolvida se obteve um aumento de produção de 96,87 % e uma redução nos custos de 50,53 % em relação à linha manual. Os produtos cuja manufatura se deseja automatizar são pinças hemostáticas, de apreensão e de campo que foram selecionadas através da análise da demanda produtiva. A matéria-prima utilizada nestes instrumentos é aço inoxidável martensítico, de denominação AISI 420D. O processo de fabricação utilizado nos componentes é o forjamento, que permite a melhora das propriedades mecânicas, modificando a disposição dos constituintes do material deformado. No entanto, foi avaliada de forma experimental a viabilidade de substituição do forjamento pelo corte laser, visando a eliminação do processo de lixamento dos componentes, com consequente aumento na taxa de produção, o que não foi possível devido à menor resistência obtida pelos componentes assim produzidos. / In this study, were used the concepts of flexible cell manufacturing and automation using robotics to develop a finishing in forged surgical instruments robot cell, in order to get increased production and a more flexible manufacturing system. On completion of the manual production of surgical instruments included in the study of processes are performed grinding, electropolishing, vibratory polishing, sandblasting and polishing synthetic blanket and brush. Was identified that the system using manual labor productivity to a limited number of tweezers insufficient to meet market demand. Thus, was developed a robotic finishing cell, with the intention of meeting the need for increasing production of surgical instruments. In parallel to the development of flexible manufacturing cell, were studied the finishing processes used, resulting in the elimination of finishing steps in the automated process. With the flexible manufacturing cell development was obtained an increase of 96.87% and production cost savings of 50.53% compared to the online manual. The products whose manufacture is desirable to automate hemostat, apprehension and field tweezers that were selected by analyzing the production demand. The raw material used in these instruments is martensitic stainless steel, designations AISI 420D. The manufacturing process used in the components is forginig, which allows the improvement of mechanical properties by modifying the arrangement of the constituents of the deformed material. However, it was experimentally evaluated the feasibility of replacing the forging by laser cutting, in order to eliminate the process of grinding the components, with consequent increase in production rate, which was not possible due to a lower resistance obtained by the components thus produced.

O presente trabalho aborda o desenvolvimento de um sistema eletrônico de controle em tempo real para servoposicionadores pneumáticos baseado em microcontroladores. Os servoposicionadores pneumáticos, por apresentarem características tais como baixo preço, por serem não poluentes e de fácil utilização, além de apresentarem boa relação peso/potência, são atraentes para utilização na área de robótica. Entretanto, devido às suas não-linearidades inerentes, os servoposicionadores pneumáticos apresentam dificuldades que devem ser superadas para a sua adequada utilização em atividade de posicionamento preciso. Assim, visando compensá-las, estão sendo atualmente desenvolvidos algoritmos e técnicas cada vez mais complexas que exigem, por isso, ferramentas programáveis de controle com cada vez maior poder de processamento. Este trabalho apresenta, a partir de uma revisão bibliográfica, as soluções mais utilizadas para o controle digital de sistemas automáticos e de estudos sobre os dispositivos e componentes disponíveis no mercado, uma proposta econômica para o controle em tempo real de servoposicionadores pneumáticos. Para verificar a eficiência da solução proposta, a arquitetura de controle desenvolvida foi utilizada para o controle de um servoposicionador pneumático. Para tanto, projetou-se e programou-se o tradicional controlador linear PID (Proporcional – Integral – Derivativo) e o controle não linear a estrutura variável baseado em modos deslizantes (Slide Mode Control). A partir dos resultados apresentados e das suas discussões pode-se avaliar o desempenho da arquitetura desenvolvida no controle do servoposicionador pneumático. / This work discusses the development of an electronic real-time control system for microcontroller-based pneumatic servopositioners. The servopositioners offer attractive characteristics for use in robotics, such as low price, non-polluting operation, being easy to use and with a good power/weight ratio. However, due to their inherent non-linearities, the servopositioners present difficulties in precise positioning applications. To compensate these difficulties, the use of complex algorithms and new techniques are currently being availed, requiring hardware for programmable control with increasing processing power. This paper presents an economic proposal for real-time control of servopositioners, starting from a literature review of the most popular solutions for digital control of automated systems and from studies of devices and commercial components currently available. To verify the efficiency of the proposed solution, the control architecture developed was used for the control of a pneumatic servopositioner. Therefore, we designed and programmed a traditional linear controller PID (Proportional – Integral – Derivative) and a nonlinear control based on variable structure sliding mode (Slide Mode Control). The results obtained in trajectory tracking tests were used to evaluate the performance of the developed architecture.

O presente trabalho tem por objetivo apresentar um estudo sobre o controle ativo de um manipulador robótico, que consiste de uma lâmina exível, articulada em uma extremidade a um atuador do tipo harmonic-drive e livre na outra. Considera-se a modelagem dinâmica estrutural baseada no formalismo discreto "lumped mass approach", o qual aproxima a exibilidade contínua por uma discreta, adotando-se um número nito de modos exíveis. A dinâmica do atuador também é considerada no modelo, a qual contém exibilidade e atritos. Tal modelagem é validada via comparação entre resultados de simulações e experimentos. Atritos não lineares existentes no interior das juntas dos robôs provocam efeitos tais como zona morta em torque e comportamentos do tipo stick-slip, di cultando o desempenho de leis de controle para o caso de robôs rígidos, chegando a inviabilizar completamente o controle para o caso dos robôs com elos exíveis. Para diminuir estes problemas utilizou-se uma rede neural arti cial (RNA) treinada o -line. A saída da RNA é o atrito estimado, o qual é utilizado para compensar o atrito real do manipulador. Como a RNA é treinada o -line e o atrito é um fenômeno que varia com o tempo e com as condições de operação do atuador, a RNA perde seu desempenho, surgindo assim a necessidade de auto ajustar o mecanismo de compensa ção. O torque de atrito (saída da RNA) é multiplicado por um ganho obtido a partir de um algoritmo de inferência fuzzy, constituindo, um compensador neurofuzzy. O algoritmo fuzzy ajusta on-line a saída do compensador para lidar com as variações do torque de atrito. Resultados experimentais indicaram que o compensador neuro-fuzzy reduz signi cativamente a não linearidade imposta pelo atrito no atuador. O problema de controle de vibrações da estrutura exível é abordado com as técnicas alocação de pólos e LQG/LTR (Linear Quadratic Gaussian/Loop Transfer Recovery) por meio de simulações. A tese é concluída com a apresentação de resultados experimentais de um controlador baseado na síntese H1 combinada com o compensador de atrito, cujo desempenho mostrou-se satisfatório no controle de vibrações da lâmina exível. / The aim of the present work is the active control of a robotic manipulator, which consists of a exible beam, articulated at one extremity by a harmonicdrive actuator and free at the other. It is employed a structural dynamic model based on the lumped mass approach, which approximates the continuous beam exibility by a discrete one, using a nite number of exible modes. The dynamics of the actuator is also considered in the model, based on its exibility and friction. The model is validated using numerical and experimental results. The non linear friction in the robot joints provokes e ects such as torque dead zone and stick-slip behaviors, di culting the performance of control laws for rigid robots and avoiding completely the control law performance in the case of robots with exible links. To reduce these problems an arti cial neural network (NN), trained o -line, was employed. The NN output is the estimated friction, which is used to compensate the real friction of the manipulator. Since the NN is trained o -line and the friction varies with time and with the actuator operational condition, the NN looses its performance, needing to self adjust this mechanism. The friction torque (NN output) is multiplied by a gain obtained from a fuzzy inference algorithm, resulting the neuro-fuzzy compensator. The fuzzy algorithm adjusts the compensator output on-line to deal with the variations of the friction torque. Experimental results indicate that the neuro-fuzzy compensator can signi cantly decrease the non linearity due to the friction on the actuator. The control of the structural vibrations is treated using pole allocation and Linear Quadratic Gaussian/Loop Transfer Recovery (LQG/LTR). The thesis ends with the presentation of experimental results for a controller based on H1 synthesis combined with a friction compensator, whose performance showed to be satisfactory in controlling the vibration of the exible beam.

A competitividade no mercado atual, aliado a uma demanda por qualidade e produtividade dos produtos, tem gerado um aumento significativo no emprego de robôs nos processos produtivos das indústrias. Entretanto, estes equipamentos estão sujeitos a apresentar problemas, mais especificamente, erros de exatidão e repetitividade em suas operações. Nesse contexto, a proposta deste trabalho consiste em aperfeiçoar o entendimento da metodologia existente para avaliação de desempenho de robôs industriais, apresentada pela norma ISO 9283, "Manipulating industrial robots - Performance criteria and related test methods", de modo a viabilizar sua aplicabilidade em testes instrumentalizados para robôs industriais. O dispositivo de avaliação de desempenho elaborado consiste num sistema conhecido como cubo-berço, projetado, construído e aplicado em um robô industrial, pertencente ao laboratório de usinagem e robótica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS. As características de exatidão e repetitividade unidirecionais de posicionamento foram mensuradas experimentalmente com base nos critérios constantes na norma específica. Os dados foram obtidos da medição dos erros tridimensionais entre as posições atingidas nos ensaios e as posições programadas no robô de teste, através de um sistema de medição prático e de baixo custo. O dispositivo de medição é constituído por três relógios digitais, montados ortogonalmente em cada eixo do sistema de coordenadas do robô, sob uma estrutura metálica rígida, e conectados a um sistema informatizado, para a coleta e registro dos dados. Os resultados apresentados se mostraram satisfatórios, viabilizando o uso da metodologia apresentada na norma, assim como, do dispositivo de avaliação de desempenho projetado neste estudo. / The competitiveness in the current market, ally to a demand for quality and productivity of the products, has generated a significant increase in the job of robots in the productive processes of the industries. However, these equipments can present some problems, more specifically, errors precision and repeatability errors in operations. The proposal of this paper consists of perfecting the agreement of the existing methodology for evaluation of industrial robots performance, presented for norm ISO 9283, "Manipulating industrial robots - Performance criteria and related test methods", to make possible its applicability in instrumentation tests for industrial robots. The projected device consists of a known system as cube-cradle, projected, constructed and applied in an industrial robot installed on the robotics laboratory of the Rio Grande do Sul Federal University - UFRGS. The precision and repeatability characteristics of positioning had been experimentally measures on the constant criteria basis in the specific norm. The data had been gotten of the three-dimensional measurement errors between the test positions reached and the robot programmed positions, through a practical measurement system and low cost. The measurement device is constituted by three digital gages, assembled in each axle of the robot coordinate basis system, under a metallic structure, and connected to a electronic system, for the data collection and registers. The presented results had shown satisfactory, making possible the use of the methodology presented in the norm, as well, of the projected device of performance evaluation in this study.

Submitted by Ricardo Carrasco (ricardogc84@uepb.edu.br) on 2018-03-23T14:54:15Z No. of bitstreams: 1 PDF - Jéssica Ferreira Souza da Silva.pdf: 60585034 bytes, checksum: c9f267abda2caee95a1a55b23c04e960 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Medeiros (luciana@uepb.edu.br) on 2018-03-26T13:06:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF - Jéssica Ferreira Souza da Silva.pdf: 60585034 bytes, checksum: c9f267abda2caee95a1a55b23c04e960 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-26T13:06:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Jéssica Ferreira Souza da Silva.pdf: 60585034 bytes, checksum: c9f267abda2caee95a1a55b23c04e960 (MD5) Previous issue date: 2017-05-02 / Contemporary education demands pedagogical adjustments that are related to the organizational structure of society. In this perspective, the educators need to alter their teaching methodologies to serve the current social context, including new possibilities, such as it is in the case of robotics, a technological resource that can be used in the classroom as a pedagogical and creative alternative that can facilitate the Learning concepts and solving challenges that involve the curricular components in basic education. Thus, it is fundamental that teachers, through initial and continuing education, learn how to insert technologies into school activities. In this perspective, the objective of this study was to research the pedagogical thinking and doing of the teachers who graduated from the continuing education "Robotics Applied to Education". The theoretical references are based mainly on discussions about the historical context of the insertion of technologies in education, such as Valente (1999) Tajra (2008); Brings reflections about on the impact of the use of technological resources on the new generation of students, based on Veen and Vrakking (2009); Emphasizes the relation between robotics and education, especially in the researches of and Papert (2008), Ribeiro (2006), Castilho (2002) and Campos (2011); And emphasizes the importance of initial and continuing teacher training in the studies of Tardif (2000), Nóvoa (2007) and Schon (1995). The research is qualitative, descriptive and exploratory, in which we used the method related to the multiple case study, to observe the educational practices of two teachers of the municipal teaching network. In this way, our analysis reveals that the use of robotics can facilitate the development of students' learning, insofar as the activities were articulated to a certain knowledge. In this scenario, teachers' practices highlighted the existing gap, requiring them to investigate specifically other possibilities of application of educational robotics in the classroom. For this reason, we elaborated as final product, a guide of orientations to guide the teachers in using robotics linked to the teaching of the curricular contents, through stages for the elaboration of the classes and suggestion of activities, aiming to contribute with the application of this appeal in the classroom. / A educação contemporânea exige adequações pedagógicas que estejam relacionadas à estrutura organizacional da sociedade. Nessa perspectiva, os educadores necessitam alterar suas metodologias de ensino para atender ao contexto social atual, incluindo novas possibilidades, como é o caso da robótica, um recurso tecnológico que pode ser utilizado em sala de aula como uma alternativa pedagógica, criativa, que pode facilitar a aprendizagem de conceitos e resolver desafios que envolvam os componentes curriculares na educação básica. Assim, é fundamental que os professores, através da formação inicial e da continuada, aprendam a inserir as tecnologias nas atividades escolares. Nessa perspectiva, o objetivo deste estudo foi pesquisar o pensar e o fazer pedagógico dos professores egressos da formação continuada “Robótica Aplicada à Educação”. Os referenciais teóricos fundamentam-se, principalmente, nas discussões de Valente (1999) e Tajra (2008), sobre o contexto histórico de inserção das tecnologias na educação; traz reflexões sobre o impacto do uso de recursos tecnológicos no tocante à nova geração de estudantes, baseando-se em Veen e Vrakking (2009); enfatiza a relação entre robótica e educação, principalmente nas pesquisas de Papert (2008), Ribeiro (2006), Castilho (2002) e Campos (2011); e destaca a importância da formação inicial e da continuada dos professores, nos estudos de Tardif (2000), Nóvoa (2007) e Schon (1995). A pesquisa configura-se como qualitativa, de caráter descritivo e exploratório, no qual utilizamos o método referente ao estudo de caso, para observar as práticas educacionais de dois professores da rede municipal de ensino. Desta forma, a nossa análise revela que o uso da robótica pode facilitar o desenvolvimento da aprendizagem dos alunos, na medida em que as atividades foram articuladas a um determinado conhecimento. Nesse cenário, as práticas dos docentes evidenciou a lacuna existente na capacitação, exigindolhes a necessidade de investigar especificamente outras possibilidades de aplicação da robótica educacional na sala de aula. Por esse motivo, elaboramos como produto final, um guia de orientações para direcionar os docentes em utilizar a robótica vinculada ao ensino dos conteúdos curriculares, através de etapas para elaboração das aulas e sugestão de atividades, objetivando contribuir com a aplicação desse recurso na sala de aula.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2018-04-02T13:21:07Z No. of bitstreams: 1 PDF - Francinaldo Maciel de Brito.pdf: 22673476 bytes, checksum: 3cfb33db23d9a006bad944efc6d69145 (MD5) / Approved for entry into archive by Secta BC (secta.csu.bc@uepb.edu.br) on 2018-04-10T15:11:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF - Francinaldo Maciel de Brito.pdf: 22673476 bytes, checksum: 3cfb33db23d9a006bad944efc6d69145 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-10T15:11:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Francinaldo Maciel de Brito.pdf: 22673476 bytes, checksum: 3cfb33db23d9a006bad944efc6d69145 (MD5) Previous issue date: 2016-12-20 / The teaching of physics has been the object of study of several researchers who seek to propose methodological actions, in order to favor the teaching-learning process of their concepts. In this context, the use of technology in the classroom becomes an ally for the achievement of such a goal. Among the various technological resources today. The present research highlights the use of Fischertechnik robotics kits in physics teaching, in basic education schools, proposing the development of didactic materials. Our research is qualitative in nature and seeks the investigative practice focused on Physics teaching, focusing on the problematic experimental approach from the robotics kit, particularly the Fischertechnik kit stations. The material that we propose seeks to favor a practice that promotes the investigative posture by the students. Based on the reflections of Delizoicov (2005), our research is linked to the educational practice that wishes to take the students from a position of passivity and to place them in the central role of the discussion, thus, we select themes that refer to subjects of great social relevance: And the principle of energy conservation. Our study was systematized in three stages: the first stage of the research consisted of a bibliographic review; The second was the elaboration of our didactic proposal; The third step concerns the empirical study of this research, which consisted in applying the proposal to a class of the first year of high School Nenzinha Cunha Lima, located in the city of Campina Grande / PB. We believe that our research can collaborate with the Physics classes in basic education, since we propose a didactic material of Pedagogical orientation for teachers of this discipline to work on the theme energy and conservation principle from Fischertechnik robotics kits. / O ensino de Física vem sendo objeto de estudo de diversos pesquisadores que buscam propor ações metodológicas, a fim de favorecer o processo de ensino-aprendizagem de seus conceitos. Nesse contexto, o uso de tecnologia em sala de aula torna-se um aliado para o alcance de tal objetivo. Entre os diversos recursos tecnológicos atuais. A presente pesquisa destaca o uso de kits de robótica da Fischertechnik no ensino de Física, em escolas da educação básica, propondo o desenvolvimento de materiais didáticos. A nossa pesquisa é de natureza qualitativa e busca a prática investigativa voltada ao ensino de Física, com foco na abordagem experimental problematizadora a partir do kit de robótica, particularmente, as estações do kit da Fischertechnik. O material que propomos busca favorecer uma prática que promova a postura investigativa por parte dos educandos. Baseada nas reflexões de Delizoicov (2005), nossa pesquisa está ligada à prática educacional que deseja tirar os estudantes de uma posição de passividade e colocá-los no papel central da discussão, assim, selecionamos temas que se remetem a assuntos de grande relevância social: energia e o princípio de conservação da energia. O nosso estudo foi sistematizado em três etapas: a primeira etapa da pesquisa consistiu na revisão bibliográfica; a segunda consistiu na elaboração de nossa proposta didática; a terceira etapa diz respeito ao estudo empírico dessa investigação, que consistiu na aplicação da proposta em uma turma do primeiro ano do ensino médio da Escola Cidadã Integral Nenzinha Cunha Lima, localizada na cidade de Campina Grande/PB. Acreditamos que nossa pesquisa pode colaborar com as aulas de Física na educação básica, uma vez que propomos um material didático de orientação Pedagógica para professores dessa disciplina trabalhar o tema energia e princípio de conservação a partir dos Kits de robótica da Fischertechnik.

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.

Mapas fotogramétricos são de extrema importância para monitorar grandes áreas periodicamente. Alguns exemplos são: monitoramento de florestas, plantas invasivas, crescimento urbano, etc. Estes mapas são comumente construídos utilizando imagens de satélites ou aviões. Para se obter um mapa com proporções reais, uma operação de distorção destas imagens é realizada utilizando informações fornecidas por Pontos de Controle em Solo e triangulando features naturais das imagens ou utilizando um outro mapa conhecido a priori. A utilização de VANTs (Veículos Aéreos Não Tripulados) mostra-se uma solução mais segura quando comparada a um avião devido a não existência de tripulação. É uma solução mais flexível quando comparada a satélites, pois um VANT pode voar algumas horas ou mesmo minutos após um vôo anterior, enquanto um satélite estará disponível novamente após alguns dias na mesma área. Algumas partes do mapa podem não ser visíveis devido a nuvens e o VANT pode sobrevoar a área novamente para recuperar estas partes (sobrevoaria abaixo das nuvens caso necessário). Um método de fusão sensorial estocástico é proposto e combina técnicas de Visão Computacional, sensores inerciais e GPS a fim de estimar um mapa esparso tridimensional e a posição do VANT simultaneamente utilizando a técnica conhecida como SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). O mapa completo é gerado projetando as imagens no mapa esparso. A principal vantagem deste método é que o mapa é construído sem conhecimento a priori do terreno. As principais contribuições deste trabalho são: a integração de técnicas de SLAM na área de Aerofotogrametria e o desenvolvimento de um método que realiza o mapeamento 3D sem o uso de conhecimento a priori do terreno. / Photogrammetric maps are of extreme importance in order to monitor large areas periodically. Some examples are: monitoring of forests, invasive plants, urban growth, etc. These maps are commonly built using images from satellites or planes. In order to obtain a map with real proportions, an operation of distortion of these images is realized using information provided by Ground Control Points and triangulating natural features in the scene or using another a priori known map. The utilization of an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) provides a safer solution when compared to a plane mainly due to the non existence of a crew. It is also a more flexible solution when compared to satellites because an UAV can fly again some hours or even minutes after a previous flight, while a satellite will be available in some days for the same area. Some parts of the map might not be visible because of clouds and the UAV needs to fly again to recover these parts (flying below the clouds if necessary). A stochastic sensor fusion method is proposed that combines computational vision techniques, inertial sensors and GPS in order to estimate both the three dimensional sparse map and the UAV position using the technique known as SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). The complete map is generated projecting the images into the sparse map. The main advantage of this method is that the map is constructed without the use of a priori knowledge of the terrain. The main contributions of this work are: the integration of SLAM techniques into the Aerophotogrammetry field and the development of a method that can realize a 3D mapping without the use of a priori knowledge of the terrain.

Observando-se as diversas aplicações de robôs na área de serviços é possível perceber uma crescente busca por manipulação de ferramentas em lugares elevados utilizando dispositivos robóticos, visto que tais tarefas exigem a utilização de diversos equipamentos de segurança e apresentam um alto risco à presença humana. Os exemplos mais comuns desse tipo de tarefa são: inspeção de: máquinas de grande porte, tanques de armazenamento, silos, postes, linhas de transmissão e distribuição de energia elétrica, etc. Com o intuito de aplicar robôs a essas tarefas, e consequentemente aumentar a segurança e eficiência dessas operações, foi realizado, primeiramente neste trabalho, um estudo sobre as classes de robôs manipuladores existentes. Para tanto adotou-se uma classificação que separa os robôs de acordo com o número de juntas, o que gera uma divisão em três diferentes grupos, robôs discretos, robôs do tipo serpente e robôs contínuos. Ao analisar as três classes, observa-se que os robôs contínuos possuem mais graus de liberdade que os outros grupos, apresentando como estrutura uma coluna vertebral continuamente deformável, que em oposição aos tradicionais manipuladores robóticos elo/junta/elo, possuem mecanismos mais simplificados, controle menos complexo devido ao menor número de atuadores e podem interagir com obstáculos encontrados em seu ambiente sem criar grandes forças de contato. Ao utilizar configurações extrínsecas, ou seja, posicionando os atuadores fora da estrutura do robô, e transmitindo o movimento utilizando cabos, é possível construir robôs com alta isolação elétrica, o que é de grande utilidade para operações que envolvem tarefas nas proximidades de redes elétricas de alta tensão. Apesar das diversas vantagens, não foram encontradas na literatura aplicações de robôs contínuos na realização de tarefas em alturas elevadas. Levando em consideração as vantagens oferecidas pelos robôs contínuos, este trabalho propõe o estudo e a aplicação de um robô do tipo contínuo que possua uma arquitetura mais adequada para realizar trabalhos a alturas elevadas. Com o intuito de demonstrar as vantagens oferecidas por essa arquitetura, será realizado um estudo de caso no qual o objeto a ser inspecionado são as cruzetas de madeira em postes de distribuição de energia elétrica. Em uma segunda etapa, elabora-se o projeto mecânico do robô contínuo proposto, onde são detalhados os mecanismos propostos e são feitas simulações utilizando o método dos elementos finitos para analisar o comportamento da estrutura quando submetida a carregamentos. Em uma terceira etapa, adotando-se uma estratégia de controle seqüencial é elaborado o projeto de controle. Em uma ultima etapa, com o intuito de analisar o funcionamento do robô é construído um protótipo, com o qual são feitos os testes. / Among several applications of robots in the service field, it is possible to percept an increasing interest in manipulate tools in higher positions using automatic devices, due to the fact that such activities are high risked operations and demands the use of several safety equipments. The most common examples of this kind of activity are the inspection of machines, silos, electrical distribution poles, etc. With the aim of apply robots to these activities and increase the safety and efficiency in these operations, as a first step in this work is done the study of different kinds of manipulators. Adopting a classification based on the number of joints, it is possible to separate robots in three different classes: discrete robots, snake-like robots and continuum robots. By analyzing these classes, it is possible to say that continuum robots have more degrees of freedom than the robots of others groups; Compared with the classic discrete robots, continuum robots have simplified mechanisms, simpler control scheme due to the small number of actuators and, in the case of an obstacle, they can contour the obstacle without generating high contact forces. By positioning the actuators out of the robot structure and transferring the motion using cables, i.e., adopting an extrinsic actuation, it is possible to build continuum robots with high electric insulation that is important in applications in which the robot must work near of an electrical distribution network. Despite these advantages, no previous works concerning the use of continuum robots to work in higher positions were found in the literature. Considering the advantages offered by continuum robots, this work proposes a study and application of a continuum robot that uses a more suitable architecture to work in higher positions. Aiming to demonstrate the advantages provided by this architecture, It will be used a case study, in which, the object to be inspected is the wood cross-arms of an electrical poles used in the electrical distribution networks. In a second step, it is done the mechanical project of the robot, where the proposed mechanisms are explained and structural simulations using the finite element method are performed in order to analyze how the structure would react to loads. In a third step, by adopting a strategy of sequential control, it is done the control project. In the last step, with the aim of analyze the robot in practical situation, a prototype is built, which is used to perform the tests.

Este trabalho apresentou uma análise comparativa de algumas técnicas de correlações locais baseadas em intensidade luminosa, as quais são: Soma das Diferenças Absolutas, Soma dos Quadrados das Diferenças, Correlação Cruzada Normalizada, Transformada Rank e Transformada Censo. Para as comparações foram adotadas imagens estéreos disponíveis em repositórios de universidades e suas variantes com a inclusão de ruído e variação de intensidade luminosa. Após a implementação dos algoritmos escolhidos e a comparação de seus resultados, foi obtido que a Transformada Censo é um dos métodos com os piores resultados apresentando grande quantidade de correlações erradas. Foram apresentadas modificações para melhorar a performance desse método e os resultados obtidos foram melhores. / This work presents a comparative analysis of some local area intensity based correlation algorithm, which are: Sum of Absolute Differences, Sum of Squared Differences, Normalized Cross-Correlation, Rank Transform and Census Transform. For the tests stereo data sets are adopted. These data sets are available at universities websites and their variants with the inclusion of noise and variation of luminosity are created. After implementing the chosen algorithms a comparison were performed and the Census Transform was one of the methods that got the worst results showing large quantity of false correlations. On this work was presented some modifications to improve the performance of the Census Transform and the results obtained were better than the original Census Transform.