Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2008. / Submitted by Natália Cristina Ramos dos Santos (nataliaguilera3@hotmail.com) on 2009-09-18T20:48:28Z No. of bitstreams: 1 2008_EnerDinizBeckmann.pdf: 3093168 bytes, checksum: ac81efaff0b0e11652bade1346c91344 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-01-07T20:28:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_EnerDinizBeckmann.pdf: 3093168 bytes, checksum: ac81efaff0b0e11652bade1346c91344 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-01-07T20:28:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_EnerDinizBeckmann.pdf: 3093168 bytes, checksum: ac81efaff0b0e11652bade1346c91344 (MD5) Previous issue date: 2008-12 / O projeto no qual este trabalho está inserido objetiva o desenvolvimento de uma plataforma capaz de se manter estável voando a baixas e médias velocidades, sendo de fácil operação visando a inspeção de linhas de transmissão de energia utilizando câmeras embarcadas no robô. Este documento apresenta a instrumentação de um robô aéreo baseado em um helimodelo Raptor90SE, bem como o desenvolvimento de uma estratégia de controle de vôo pairado para o veículo avaliada em simulação. A instrumentação inclui a integração dos diversos sensores e componentes de acionamento com os dispositivos de processamento em níveis de hardware e software, bem como a infra estrutura para o funcionamento embarcado do sistema como um todo. Para o projeto dos controladores de vôo pairado, é proposto um modelo matemático não-linear paramétrico que descreve o comportamento dinâmico do robô em diversos modos de vôo não acrobáticos. A estratégia de controle proposta é do tipo PID com algumas alterações para compensar as não linearidades. O controlador possui três níveis em cascata com desacoplamento dos modos. A validação do modelo e do controlador propostos em simulação apresentou bons resultados. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This thesis is part of a project on the development of an aerial robot capable of keeping stable flight at low and medium speeds and easy operation for inspection of power transmission lines. This document presents the instrumentation of the aerial robot based on a model helicopter Raptor90SE, as well as the development of its hovering flight control strategy evaluated in simulation. The instrumentation includes hardware and software integration of various sensors and drive components with processing devices, as well as the infrastructure for embedded operation of the whole system. In the design of hovering flight controllers, it is proposed a parametric nonlinear mathematical model that describes the dynamic behavior of the robot in different modes of non acrobatic flight. The proposed control strategy employs PID strategy with some improvements to account for nonlinearities. The controller presents a three level cascaded structure with mode decoupling. The evaluation of the proposed model and the controller presented satisfactory results in a simulated environment.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2008. / Submitted by Ruthléa Nascimento (ruthlea@bce.unb.br) on 2008-10-22T15:09:42Z No. of bitstreams: 1 2008_AlexandreSimoesMartins.pdf: 1635339 bytes, checksum: 4595bc3cc2655b789c0ee2aa902693b1 (MD5) / Approved for entry into archive by Georgia Fernandes(georgia@bce.unb.br) on 2008-11-12T17:21:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_AlexandreSimoesMartins.pdf: 1635339 bytes, checksum: 4595bc3cc2655b789c0ee2aa902693b1 (MD5) / Made available in DSpace on 2008-11-12T17:21:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_AlexandreSimoesMartins.pdf: 1635339 bytes, checksum: 4595bc3cc2655b789c0ee2aa902693b1 (MD5) / Esta dissertação apresenta uma estratégia de controle para a atitude de um modelo em escala reduzida de helicóptero usado no desenvolvimento de veículos aéreos não tripulados (VANTs). A atitude refere-se aos movimentos de arfagem, rolagem e guinada da aeronave e o seu controle é primordial na concepção de um veículo aéreo autônomo. O trabalho segue a estrutura de controle em cascata em que cada movimento de atitude possui um controlador próprio. Adicionalmente, neste trabalho, os controladores foram resultado de uma metodologia incremental de estudo em que de cada grau de liberdade da atitude foi antes analisado separadamente. Nesse contexto, uma plataforma de testes foi projetada, construída e devidamente instrumentada para a análise de cada um dos movimentos. Os dados dos testes experimentais permitiram identificar modelos dinâmicos para a atitude em subsistemas separados e estes, por sua vez, possibilitaram o estudo de várias técnicas de controle para melhor qualidade do controle em cascata. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Ce document présente une stratégie visant à commander l’attitude d’un modèle en échelle d’hélicoptère utilisé dans le développement de véhicules aériens sans pilote. L’attitude fait référence aux mouvements de tangage, de roulis et de lacet de l’hélicoptère et sa commande est primordiale pour la conception d’un véhicule aérien autonome. Le travail suit une structure de la commande en cascade dans laquelle chaque mouvement d’attitude a lui-même son propre contrôleur. En plus, dans ce travail, les contrôleurs sont le résultat d’un méthode de travail d’augmentation dans laquelle chaque degré de liberté d’attitude a été examiné auparavant. Dans ce contexte, une plate-forme d’essai ayant des instruments propres a été conçue pour l’analyse de chaque mouvement. Les données provenant d’essais expérimentaux ont mis en évidence l’attitude dans sous-systèmes et, à leur tours, ils ont permis l’étude des différentes techniques de commande en vue de améliorer la qualité de la commande en cascade.

O presente trabalho trata do desenvolvimento de um sistema para comunicação bidirecional entre um robô ABB IRB 1400, originalmente desprovido de uma interface de comunicação de dados, e um microcomputador PC padrão. Para a implementação utilizou-se a porta paralela do PC e uma Placa E/S Digital para sinais discretos disponível no controlador do robô. Devido à diferença de caracterìsticas elétricas entre as interfaces utilizadas, foi necessáio projetar um dispositivo que permitisse o ajuste dos niveis de tensão entre os sinais. Osistema foi elaborado visando sua utilização por programas desenvolvidos pelos usuários em ambiente Windows, sendo disponibilizadas rotinas para envio e recebimento de dados através de um protocolo próprio. Na plataforma PC as rotinas estão encapsuladas em um arquivo compilado no formato DDL (Dynamic Link Library). No controlador do robô as rotinas foram criadas em linguagem ABB RAPID. O programa desenvolvido pelo usuário é responsável por todo o processamento das informações, que são então enviadas através do sistema de comunicação a um outro programa específico sendo executado no controlador do robô, o qual interpreta os dados e ativa as tarefas correspondentes. Os resultados obtidos foram satisfatórios, sendo a velocidade de transmissão limitada pela velocidade da Placa E/S do robô. Utilizando-se uma placa ABB DSQC 223, atingiram taxas de transmissão da ordem de 12,5 bytes/s para envio e 6,1 bytes/s para o recbimento de informaçãoes a partir do PC. O sistema demonstrou ser uma alternativa viável para o controle do robô através de um microcomputador PC, apresentando boa confiabilidade, baixo custo e faciliadade de implementação.

O presente trabalho aborda o desenvolvimento e aplicação de um sistema de visão para um robô industrial, dedicado a tarefas de manipulação. Para seu desenvolvimento, foi feita a integração de equipamentos comerciais de captação de vídeo com um PC, onde é executada a análise das imagens. Os resultados são enviados ao controlador do robô através de um sistema de comunicação, sendo recebidos por um programa de manipulação que executa as tarefas. Como peça central do sistema de captura e processamento de imagens tem-se o programa RobVis, desenvolvido em linguagem Visual Basic e que tem a função principal de identificar a posição e orientação de objetos a serem manipulados pelo robô, que interpreta as imagens captadas por uma câmera de vídeo do tipo CCD, ligada a uma placa de captura de imagens. Após definidas as variáveis de interesse, estas são transmitidas ao controlador do robô, através de um sistema de comunicação IRBCom, desenvolvido no Laboratório de Robótica da UFRGS. No controlador, um programa de manipulação escrito em linguagem Rapid, nativa do manipulador empregado, recebe as variáveis para execução da tarefa de captura de objetos em posições aleatórias e depósito em um ponto de descarga pré-definido. O sistema de visão desenvolvido caracteriza-se como de fácil implementação e aplicação em tarefas de manipulação robótica industrial que exijam a determinação da posição e orientação de objetos de trabalho dentro de uma porção do volume de trabalho do robô, coberta por um sistema de visão.

Sistemas produtivos industriais podem combinar, em células de manufatura, diferentes características de automação de processos permitindo interfaceamento e possibilitando a flexibilização e otimização da manufatura. Nos processos de fabricação, as dificuldades para a execução de processos de usinagem convencional ou mesmo através de comando numérico, quando se dispõe de máquinas adequadas para a fabricação de peças de geometrias complexas, podem limitar a criatividade, bem como dificultar o desenvolvimento do processo produtivo de forma otimizada. As dificuldades encontradas vão desde fixação das peças, necessidades de dispositivos especiais, restrições nos volumes de trabalho de máquinas CNC e mesmo a geração de trajetórias complexas para máquinas com limitações de eixos. Este trabalho propõe uma metodologia alternativa para usinagem, especialmente fresamento, com desenvolvimento de um algoritmo capaz de, através da utilização de recursos de sistemas CAD/CAM, traduzir arquivos gráficos para uma linguagem de programação utilizada em robôs. Na aplicação utilizam-se recursos dos sistemas CAD/CAM para gerar, numa primeira etapa, o código de programação para máquinas-ferramenta de comando numérico e posterior adaptação, para aplicação em sistemas robóticos. Informações de caminhos de ferramenta para usinagem em máquinas CNC são convertidos, através de uma interface computacional, em trajetórias a serem seguidas por uma ferramenta guiada por um manipulador de robô industrial. Os parâmetros de processo são também adequados as restrições dos sistemas robotizados. A viabilidade do sistema proposto é confirmada através de testes realizados em modelos de superfícies complexas, onde o objetivo do referido trabalho foi alcançado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-27T03:05:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335686.pdf: 3057761 bytes, checksum: d697f15495e5a054711f148084de4342 (MD5) Previous issue date: 2015 / As exigências de produtividade, qualidade e adaptabilidade tanto de robôs industriais como máquinas ferramentas, estão crescendo dia a dia nas instalações de produção. Além disso, a necessidade de flexibilidade para fabricação de vários tipos de peças, ou com alto grau de complexidade, impactam em uma busca por melhorias contínuas. Se tratando de robôs industriais, aplicações onde exijam o contato com o meio representam uma grande oportunidade para um aumento de produtividade, porém, em muitos casos a capacidade de carga está abaixo da necessidade que a tarefa exige. Enquanto que, robôs industriais não possam fornecer a precisão de posicionamento durante tarefas que exijam contato com o meio da mesma forma que fornecem repetibilidade de posicionamento, alternativas estão sendo estudadas para permitir significantes reduções de custos para um grande potencial de aplicações. A possibilidade de utilização de dois ou mais robôs para realizar uma tarefa vem de encontro a estas necessidades, podendo viabilizar algumas aplicações. Estes Sistemas Robóticos Cooperativos (SRCs), permitem um ganho de flexibilidade na execução de tarefas, bem como, uma distribuição homogênea entre os esforços gerados durante a interação do manipulador com o meio. Assim, outras aplicações podem ser avaliadas, tornando possível flexibilizar o uso destes equipamentos na área industrial. O objetivo principal deste estudo é a aplicação de uma metodologia para determinação da capacidade de força-momento de SRCs em aplicações onde exista o contato com o meio. A modelagem estática do problema é realizada através da teoria de helicoides e do método de Davies. A capacidade de força e a distribuição de carga é resolvida através do método denominado fator de escala. Os resultados da aplicação desta metodologia em SRCs permitiram a obtenção de um balanceamento de forças entre os manipuladores, obtendo um mapa da capacidade de força para o SRC. São apresentados dois casos de estudos com SRCs: um caso planar e outro espacial. Também é proposto neste estudo uma generalização do método do fator de escala, permitindo a obtenção do polítopo da capacidade de força-momento de manipuladores industriais.<br> / Abstract : The needs for efficiency (productivity), quality and adaptability of industrial robots and machine tools steeply increasing day by day in production facilities. Moreover, the need for exibility for manufacturing various kinds of parts, or parts with high complexity, is promoting continuous researches to improve these devices. In many cases, the loading capacity of industrial robots is quite below the required capacity, causing the force-moment capacity of this equipment can reach the saturation limit and possible material damage and losses. While industrial robots can not provide the positioning accuracy for tasks requiring surface contact in the same way that provide positioning repeatability, alternatives are being studied to enlarge potential applications. The possibility of using two or more robots to perform a task can meet these needs making these applications possible. These robotic systems, characterized as Cooperative Robotics System (CRS), with increased exibility in performing tasks, as well as a more homogenous distribution of the forces generated during the interaction between the end effector of the robot and the environment. Thus, many applications can be evaluated to make these robots more exible to use for any task in industry. Therefore, the main objective of this study is the application of a methodology for determining the force-moment capacity of CRS where robots are in contact with the environment. Static model were analyzed using Screw Theory and Davies' method. The force capability and load distribution is solved through a method called scaling factor. The application of the scale factor, lets us obtain a balance of forces between the robots, thus a map of the force capabilities for the CRS. Two case studies of CRS are presented: planar case and spatial case. A scale factor generalized method is proposed allowing us to obtain the polytope's of force-moment capabilities of industrial robots.

MACEDO, Rafael Braz de. A matemática na robótica. 2014. 64 f. Dissertação (Mestrado em Matemática em Rede Nacional) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Juazeiro do Norte, 2014. / Submitted by Erivan Almeida (eneiro@bol.com.br) on 2014-09-01T20:04:59Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_rbmacedo.pdf: 3885124 bytes, checksum: 7d5f0299e9a73664a93ead01ddb1ad81 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales(rocilda@ufc.br) on 2014-09-02T15:55:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_rbmacedo.pdf: 3885124 bytes, checksum: 7d5f0299e9a73664a93ead01ddb1ad81 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-02T15:55:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_rbmacedo.pdf: 3885124 bytes, checksum: 7d5f0299e9a73664a93ead01ddb1ad81 (MD5) Previous issue date: 2014 / This work has as objective shows some applications of the mathematics in the reality. He has, also the objective of answering, for the less partly the following questions: Teacher so that it serves that? Where will I use that? Because I should study that? In this work it is shown some of those applications of the mathematics so that the student knows that the mathematics is present where less if imagine. Such questions, that a lot of times are without answer, they cause incentive lack in the students, because these don’t get to see usefulness in the supplied contents. The applied mathematics is one valuable tool for who wants to see the mathematics operation. Initially an application is shown to a movable robot’s location through coordinates in the plan and measures of arches, later it will be shown a beautiful application of the so studied transformations (Algebra Lineal) and of the head offices, now applied in the space, for the movement and location of a robot manipulator’s final extremity. These applications of the mathematics are just some, because there is an infinity of other more. / Este trabalho tem como objetivo mostrar algumas aplicações de matemática na realidade. Tem, também o objetivo de responder, pelo menos em parte as seguintes perguntas: Professor para que serve isso? Onde vou usar isso? Porque devo estudar isso? Neste trabalho mostra-se algumas dessas aplicações da matemática para que o estudante saiba que a matemática está presente onde menos se imagina. Tais perguntas, que muitas vezes ficam sem resposta, causam falta de estímulo e entusiasmo nos estudantes, pois estes não conseguem ver utilidade nos conteúdos ministrados. A matemática aplicada é uma valiosa ferramenta para quem quer ver a matemática em funcionamento. Inicialmente mostra-se uma aplicação à localização de um robô móvel através coordenadas no plano e medidas de arcos, depois mostrar-se-á uma linda aplicação das tão estudadas transformações ( Álgebra Linear ) e das matrizes, agora aplicadas no espaço, para a movimentação e localização da extremidade final de um robô manipulador. Estas aplicações da matemática são apenas algumas, pois há uma infinidade de outras mais.

Made available in DSpace on 2015-12-06T23:44:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Objetivo: Testar a validade da utilização da elastografia, por deformação tecidual (strain), assistida por sistema robótico pela comparação deste método com a ultra-sonografia convencional na monitorização das lesões produzidas pela ablação por radiofreqüência em um modelo experimental em fígado bovino (ex vivo). Métodos: A ablação por radiofreqüência foi aplicada em 15 amostras de fígado bovino (ex vivo). Durante a ablação, as imagens foram captadas, primeiramente pela ultra-sonografia convencional e posteriormente pelo strain. As imagens foram armazenadas em uma estação de trabalho, codificadas e analisadas por dois observadores. Após a coleta dos dados das imagens, cada uma das 15 amostras foi seccionada para exame anátomo-patológico, com mensuração da área de ablação e correlação com o tamanho das lesões nos exames de imagem. Resultados: A concordância entre as medidas dos observadores foi considerada excelente (>0,75) pelo coeficiente de correlação intra-classes tanto nas medidas da ultra-sonografia (CCI=0,78 p<0,001), quanto nas medidas do strain (CCI=O,77 p<0,001). Todas as lesões foram identificadas nos dois métodos de imagem pelos observadores. As lesões ablativas à imagem pela ultra-sonografia convencional foram consideradas hiperecogênicas em 100 por cento dos casos. A média do tamanho das lesões produzidas por radiofreqüência foi de 1,65cm. Quando a média das medidas das 15 imagens pela ultra-sonografia e das 15 imagens do strain foram comparadas às medidas reais do exame macroscópico das lesões, as medidas obtidas pelo strain não se diferenciaram significantemente das medidas reais (p=O,253), enquanto que as medidas obtidas pela ultra-sonografia foram significantemente maiores (p=O,001). Conclusão: Neste modelo experimental em fígado bovino (ex vivo), a elastografia por deformação tecidual (strain), assistida por sistema robótico, mostrou-se um método diagnóstico útil na monitorização das lesões térmicas produzidas por radiofreqüência ablativa, uma vez que as imagens obtidas por este método foram mais fidedignas do tamanho real das lesões térmicas, quando comparadas às imagens produzidas pela ultra-sonografia convencional. / Purpose: To validate the use of the strain by robotic system, and to compare this method with the conventional ultrasound during monitoring of thermal ablation radiofrequency using an experimental model in bovine liver (ex vivo). Methods: The radiofrequency ablation was applied in 15 samples of bovine liver (ex vivo). During the ablation, the images were acquired, firstly by the conventional ultrasound and afterwards by the strain. The images were stored in a workstation, codified and analyzed by two independent observers. Thereafter, the measurements of the hepatic thermal ablation areas were correlated to the size of the lesions on the ultrasound and strain images. Results: All thermal lesions were identified by the two imaging methods. The hepatic thermal ablative lesions were 100% hyperechogenic on the conventional ultrasound. The agreement between the observers was considered excellent (>0.75) by the intraclass correlation coefficient, both on the ultrasound images (ICC= 0.78 p <0.001) and on the strain images (ICC= 0.77 p <0.001). The lesion average size was 1,65cm. When the 15 images by the ultrasound and the 15 images by the strain were compared to the macroscopic lesion size, the measurements obtained by the strain did not differ significantly from the macroscopic hepatic lesions (p=0.253). However, the measurements by the ultrasound were significantly larger than the macroscopic hepatic lesions size (p=0.001). Conclusion: In this experimental model in bovine liver (ex vivo), the strain performed by robotic system, is a useful tool during the monitoring of the thermal lesions produced by radiofrequency. The images obtained by this method were more precise when compared to the images provided by the conventional ultrasound. / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Ingeniero Civil Eléctrico / Un desafío importante que debe ser superado por la robótica a corto plazo es la obtención de una caminata bípeda energéticamente eficiente. Existen dos enfoques para atacar el problema, los robots pasivos, muy eficientes y poco versátiles; y los robots tradicionales, versátiles y robustos, pero con un gasto de energía mucho mayor. Como solución a este problema, Vallejos en su tesis doctoral, propuso un diseño de robot que combina elementos de ambos enfoques. El objetivo de este trabajo es completar la construcción de dicho robot. Para esto se deben construir diversas piezas y una placa de circuitos que distribuya la energía a todos los actuadores; se debe diseñar e implementar un esquema de control adecuado para las articulaciones; se debe programar un protocolo de comunicación para coordinar las articulaciones y una interfaz para permitir el manejo del robot a futuro. De esta manera se dispondrá de una plataforma con la cual realizar investigación en caminatas bípedas. En primera instancia se implementó una articulación de prueba. Con esta se validó el modelo, el controlador y se analizo la dinámica de la articulación. Como resultado se obtuvo una frecuencia de corte de 1[Hz], lo que esta dentro del rango de caminata humano. Sin embargo, se consideró necesario aumentar la frecuencia de operación de la articulación un poco más; para esto se engrosan las cuerdas y se aumentó desde 14 a 20 [V] el voltaje de alimentación de los motores. Luego se procedió a implementar todo un lado del robot: un tobillo, una rodilla y una cadera. Para permitir el funcionamiento simultáneo de estás articulaciones se fabricó una tarjeta de distribución de energía y se programaron el protocolo de comunicaciones y la interfaz de usuario. Esta última se programó utilizando ROS, lo que facilitará considerablemente su posterior uso y extensión. Para finalizar el proceso de construcción se procedió a replicar los actuadores y completar el montaje del robot. Se da por terminado el trabajo, dejando el robot completamente ensamblado y habiendo probado el funcionamiento de los sistemas implementados. Al finalizar este proyecto es claro que se habilita la posibilidad de experimentar e investigar acerca de la caminata bípeda sobre una plataforma real.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós -Graduação em Computação, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:17:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331129.pdf: 1368421 bytes, checksum: 14ff92e3be5bea49014b75d8e75c32e8 (MD5) Previous issue date: 2014 / A robótica móvel vem ganhando um papel cada vez mais importante na sociedade moderna. Várias tarefas potencialmente perigosas ou penosas para o ser humano são atribuídas a robôs móveis, que são cada vez mais capazes. Muitas dessas tarefas precisam ser realizadas dentro de um prazo determinado, ou seja, devem cumprir um deadline. A perda desse deadline pode resultar em sérios prejuízos financeiros e/ou materiais. Assim sendo, mecanismos para prever a perda do deadline dessas tarefas são fundamentais, pois permitem que ações corretivas possam ser executadas no sentido de evitar ou minimizar os prejuízos decorrentes da perda do deadline. Neste trabalho, é proposto um mecanismo de previsão de perda de deadline confiável para robôs móveis autônomos. O mecanismo é capaz de prever a perda de deadline de uma determinada tarefa através da utilização de dados armazenados de execuções anteriores de tarefas similares. Foi utilizado o robô Pioneer 3-DX para experimentos e simulações, um dos robôs mais populares na academia. O mecanismo mostrou-se bastante eficaz e com alta taxa de previsão correta tanto em ambientes simulados quanto em ambientes reais.<br> / Abstract: Mobile robotics is gaining an increasingly important role in modern society. Several potentially dangerous or laborious tasks for human are assigned to mobile robots, which are increasingly capable. Many of these tasks need to be performed within a specified period, i.e, meet a deadline. Missing the deadline can result in financial and/or material losses. Therefore, mechanisms for predicting the missing of deadlines are fundamental because corrective actions can be taken to avoid or minimize the losses resulting from missing the deadline. In this work we propose a simple but reliable deadline missing prediction mechanism for mobile robots through the use of historical data and we use the Pioneer 3-DX robot for experiments and simulations, one of the most popular robots in academia. The mechanism proved to be very effective and with a high correct prediction rate, both in simulated environments and in real environments.