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Controle de força de robos manipuladores interagindo com ambientes de elasticidade não linear

Mendes, Marcos Fonseca January 1999 (has links)
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-19T01:13:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:25:04Z : No. of bitstreams: 1 149216.pdf: 3540689 bytes, checksum: effcc675ba10653de016df6c0395ba4b (MD5) / Este trabalho tem como objetivo principal o controle simultâneo de força e posição robusto de robôs manipuladores em contato com ambientes de elasticidade não linear. A finalidade do controlador é a automação do manuseio de peças flexíveis nos mais diversos tipos de linhas de montagem, proporcionando então, um avanço tecnológico na indústria de manufatura. A estratégia usada é o controle híbrido de força e posição. Este esquema atende simultaneamente trajetórias de referências de força e de posição especificadas no espaço de tarefa. Para proporcionar robustez ao controlador, os sub-controladores são implementados utilizando controladores de modos deslizantes. Na apresentação da teoria de estrutura variável é implementado um controlador de posiçao no espaço de juntas num robô SCARA industrial. O controlador híbrido de força e posição projetado é simulado numericamente, apresentando resultados satisfatórios com relação à estabilidade e à robustez.
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Implementação de algoritmos preditivos para controle de juntas roboticas

Souza, Jocarly Patrocinio de 03 February 2001 (has links)
Orientadores: João Mauricio Rosario, Dider Dumur / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T00:08:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_JocarlyPatrociniode_D.pdf: 5502030 bytes, checksum: adfff0478b098b713073019c0ef61c28 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho, são apresentados estudos relativo ao controle de juntas robóticas utilizando técnicas de controle preditivo. O objetivo do estudo é a aplicação do controlador preditivo generalizado (GPC - do inglês Generalized Preditctive Controle) no controle de um grau de liberdade. Inicialmente, é estabelecido o problema do controle de um robô, destacando seu modelo cinemático e abordando também aspectos relativos ao modelo dinâmico. É discutido o uso de controladores clássicos do tipo PID, no controle de robôs. Na seqüência, é apresentado um estudo sobre a teoria de controladores preditivos, com ênfase no controlador GPC, apresentado na forma RST, e é abordado o problema de sua sintonia. A simulação é realizada utilizando um modelo que representa um grau de liberdade de um robô, cujos resultados são obtidos através de um programa desenvolvido sob a plataforma do MatlabTM . Para efeitos de comparação, também são apresentados resultados obtidos usando um controlador PID. A validação experimental foi realizada usando uma bancada experimental do Service Automatique da Supeléc (França). Finalizando, são apresentadas duas bancadas para validação experimental em juntas robóticas, discutindo-se suas características e o sistema de monitoramento e controle proposto / Abstract: This work presents studies about robotic joints control using a predictive control technique. The purpose of this study is the application of the generalized predictive controller (GPC) in the robot control. First, this problem is located, emphasizing its kinematics model and also approaching relative aspects to the dynamic model. The use of PID controllers in a robotics servo-system is discussed. After that, a study on the predictive controllers theory is presented, with emphasis in GPC controller, presented in RST form and the tuning problem is approached. The simulation is carried out using a model representing one degree of freedom of a robot, whose results are obtained through a program developed with the Matlab TM environment. The results obtained with the GPC controller are compared to those obtained using a PID controller. The experimental validation was carried out using an experimental device of the Service Automatique Supeléc (France). Finally, two devices for experimental validation in robotic joints are presented, showing its features and considering aspects of the control and monitoring system / Doutorado / Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica
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Otimização na geração automatica de modelos dinamicos para o controle e a estimação de parametros de robos

Silva, Jorge Vicente Lopes da 31 August 1990 (has links)
Orientador: Edson de Paula Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-13T23:45:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JorgeVicenteLopesda_M.pdf: 6182719 bytes, checksum: e4b7bfe60d4781e5ea10c6ce2172417d (MD5) Previous issue date: 1990 / Resumo: Este trabalho apresenta contribuições no sentido de agilizar e otimizar a modelagem geométrica e dinâmica de robôs. A finalidade principal na utilização destes modelos é o desenvolvimento de estratégias de controle mais eficientes, que consigam compensar efeitos indesejáveis, quando é exigido um desempenho superior dos robôs. Estes modelos são de grande complexidade e sua obtenção manual, além de demorada, é extremamente árida e bastante sujeita a erros. Por este motivo, implementamos um sistema para a geração automática de modelos geométricos e modelos dinâmicos com base no formalismo de Lagrange, utilizando recursos para otimização destes modelos. É proposto um algoritmo eficiente para modelagem dinâmica, o qual elimina automaticamente um grande número de redundâncias. Este algoritmo é apresentado à nível de implementação / Abstract: This work presents contributions aiming at time saving and model improvement in the generation of geometric and dynamic robot models. The main purpose is to enable the generation of models suited for use in the development of more efficient control strategies, 50 as to compensa te effects that become undesirable when a better robot performance is required. These are quite complex models and the manual derivation of them is tedious, costly (time-consuming) and often error-prone. 50, it was implemented a system for automatic generation of symbolic geometric and dynamic robot models based in the Lagrange formulation and that also cares about model optimization. It is also proposed an efficient algorithm for dynamic modelling, which automatically eliminates a great number of redundancies. This algorithm is presented in the implementation level / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica
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Estudo e implemantação de sistema de controle de direção para veiculo auto-guiado

Costa, Sergio Eduardo Gouvea da 21 September 1993 (has links)
Orientadores: Jaime Szajner, Rafael Santos Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-18T15:04:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_SergioEduardoGouveada_M.pdf: 6447038 bytes, checksum: 9c152963252b68c2c7f4b15009b0664a (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: No Laboratório de Engenharia de Computaçãoe AutomaçãoIndustrial da Faculdade de Engenharia Elétrica da UNICAMP -LCAlFEE -vem sendo desenvolvido o projeto e a implementação de um Veículo Auto-Guiado - AGV. O AGV/LCA foi projetado para aplicações no meio industrial, fazendo parte de um sistema de transporte flexível, servindo como meio de integração de matéria-prima e ferramentas. O sistema de orientação utiliza fitas refletivasfixadas no piso e o veículo tem o seu controle através de um programa executado em um microcomputador compatível com um PC/AT - 386 Sx, a bordo do AGV. Os sistemas de tração e direção são baseados em motores de indução trifásicos do tipo gaiola de esquilo, alimentados por inversores do tipo fonte de tensão, configurados topologicamente em ponte trifásica. Este trabalho tem como objetívo principal a integração entre os diversos subsistemas -aquisição de dados, controle de tração e controle de direção -através de um programa que faz o controle das operações do AGV. São mostradas as funções implementadas para garantir o bom desempenho do sistema, como a compensação de tensão dos motores operando em baixas frequências e o perfil suave de variação de velocidade do carro. São feitas a modelagem do sistema e o projeto do controlador através da técnica de alocação de pólos e são mostrados resultados de simulações em computador digital com o sistema em malha fechada, de forma a validar as considerações feitas no projeto do sistema de controle e também para se obter referências para a implementação prática / Abstract: The Computer Engineering and Industrial Automation Laboratory of the UNICAMP's Electrical Engineering Faculty (LCA/FEE), has been developping the design and implementation of an Automated Guided Vehicle -AGV. The AGV/LCA was designed to work in industrial environment as a Flexible Transportation System, integrating raw material and tools. The track is based on a reflectivetape on the floor and the AGV's control is made by a microcomputer PCIAT -386 SX, aboard the vehicle. The traction and steering are based on three phase squirrel-cage induction motors, fed by voltage source inverters, topologically configurated in a three phase bridge. The main purpose of this work is to integrate the subsystems -data acquisition, track control and steering control -by a software that controls alI operations. We show the implemented functions to guarantee the desired performance, such as the motors voltage compensation when operating in low frequencies and the vehicle's speed variation behavior. The system modeling, and the control design by the pole placement method are made, and closed loop system's simulation in a digital computer are shown, in order to make valid the theoretical considerations and to obtain practical implementation references / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica
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Impactos sociais e econômicos da robotização

Leal, Rafael Della Giustina January 2005 (has links)
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:57:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 211862.pdf: 4469628 bytes, checksum: ef82d1d196fb246d79614288dcfd7001 (MD5) / O presente trabalho visa analisar os impactos sociais, econômicos e tecnológicos do desenvolvimento e uso de robôs no Brasil, utilizando para isso o estudo de caso do projeto Roboturb, o primeiro robô, com sete graus de liberdade, projetado, desenvolvido e construído no Brasil com aplicação industrial. O trabalho analisa o caso geral, mostrando as conseqüências que a utilização de novas tecnologias trouxeram a sociedade ao longo da história. São discutidas as mudanças nas relações competitivas entre empresas que adotam ou não novas tecnologias e os impactos propagados aos respectivos fornecedores e clientes. Buscamos no trabalho expor diferentes pontos de vista em relação a eliminação, criação, modificação e transferência de postos de trabalho em função da inovação tecnológica. Dentre as novas tecnologias utilizadas na indústria analisamos em particular o caso dos robôs. Nesta analise destacamos as principais aplicações dos robôs, as conseqüências nos postos de trabalho, efeitos nas empresas, número de robôs utilizados no mundo, países produtores e consumidores de robôs. Do caso mundial é passado ao contexto brasileiro, analisando as particularidades da adoção de novas tecnologias e robôs em indústrias nacionais. O estudo de caso do projeto e construção de um robô no Brasil, através do projeto Roboturb, é usado para discutir as principais particularidades da robotização no Brasil.
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Uma contribuição ao estudo da dinamica não linear e controle de um particular sistema robotico levando-se em conta as interações entre as juntas / A contribuction to the Analisys to Non Linear Dynamics and control of particular robotic system considering the interacting between the joints

Pires, Leo Santana 24 February 2005 (has links)
Orientadores: Helder Anibal Hermini, Jose Manoel Balthazar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Meêanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T10:09:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_LeoSantana_M.pdf: 9313372 bytes, checksum: a9469afaba08752e7ef419dc781fe926 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Uma aproximação unificada para projeto e controle de manipuladores robóticos que retenha todas as não linearidades inerentes na dinâmica é desenvolvido para uma configuração robô-motor considerado como um sistema interagente. Este projeto de sistema interagente, baseado no modelo de teoria de controle de desacoplagem não-linear de Beekmann, desacopla a configuração robô-motor para os subsistemas robô, motor e interação cm série. Esta aproximação está em contraste ao tratamento convencional do motor como uma pura fonte dc torque c o negligenciamento da interação dinâmica entre a junta do robô e o motor, e ao desconsiderar a formulação não-linear / Abstract: A unified approach to a robotic controI design, which retains all the nonlinearities inherent in the dynamics, is developed for the motor-robot configuration considered as an imeracting system. This control system design, based on the Beekmann model's nonlinear decoupling control theory with arbitrary pole placement, decouples the motor-robot configuration into robot, motor, and series compliance (interaction) subsystems. This approch is in contrast to the conventional treatment of the motor as apure torque source and the neglect of dynamic interactions between the robot joint and the motor drive mechanism and not consider the nonlinear formulation / Mestrado / Projeto Mecanico e Mecanica dos Solidos / Mestre em Engenharia Mecânica
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Implementação de um algoritmo de controle de força em um manipulador Scara /

Bier, Carlos Cezar January 2000 (has links)
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T13:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:15:03Z : No. of bitstreams: 1 161842.pdf: 2533717 bytes, checksum: 38ee12f3e5e48ecea4ee3f503e851725 (MD5) / A maior parte dos robôs industriais é empregada em tarefas nas quais o efetuador final não tem contato com o meio. Neste caso o robô necessita ser dotado apenas de um controlador que permita o posicionamento e a orientação do efetuador final de acordo com a exigência da operação. Seu controle é denominado de posição. Quando ha contato com o meio existem forças e momentos atuando no efetuador e no meio. Neste caso, além da posição, é preciso controlar essas forças e momentos de interação. Neste trabalho apresenta-se um estudo de leis de controle de força aplicadas a robôs manipuladores e objetiva comprovar experimentalmente uma técnica de controle simultâneo de força e posição em um robô de porte industrial. Realiza-se um estudo e uma análise sobre as principais técnicas de controle de força aplicadas a robôs manipuladores. Como aplicação, é implementado um algoritmo de controle simultâneo de força e posição, baseado em informações da força de interação do robô com o meio. Este algoritmo é empregado para o seguimento de contornos irregulares pelo efetuador final do robô. A aplicação experimental é realizada em um robô de configuração SCARA, dotado de um sensor de força. O desempenho do controlador é avaliado a partir de dados numéricos obtidos nos experimentos. Os resultados experimentais comprovam a eficiência na utilização da técnica de controle simultâneo de força e posição.
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Escalonamento ótimo baseado na teoria de controle supervisório aplicado a um estaleiro de reparo naval

Pinha, Denis da Cruz 25 October 2012 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:34:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 282702.pdf: 3991929 bytes, checksum: 771ec652df5aad4f644248a988a82aed (MD5) / A Teoria de Controle Supervisório (TCS) permite a síntese automática de supervisores não bloqueantes que habilitem todas e apenas as sequências que satisfaçam especificações de segurança para um sistema a eventos discretos temporizado. O supervisor ótimo que satisfaz as especificações de recursos, roteiros e prazos para problema do tipo jobshop contém todas as soluções de escalonamento possíveis. No entanto, o crescimento do número de estados dos modelos pode inviabilizar a solução para problemas reais. Nessa pesquisa, uma nova proposta de modelagem dos autômatos temporizados é desenvolvida com o objetivo de reduzir o tamanho dos modelos. Propõe-se também um algoritmo eficiente para síntese de escalonamento baseada na composição incremental dos roteiros de produção e prazos das tarefas e um método de bissecção para minimização do tempo de produção global e também dos tempos de produção de cada tarefa. Este método é aplicado a um estaleiro de reparo naval para o escalonamento das atividades nos cinco recursos principais para execução de dez obras distintas. Também foi desenvolvido um sistema que integra o planejamento da produção com uma ferramenta de síntese automática de supervisores para que o usuário não precise estar familiarizado com a TCS. / The Supervisory Control Theory (SCT) allows automatic synthesis of nonblocking supervisors that ensures safety specifications to a timed discrete event system. The optimal supervisory that ensures the resources specifications, production routers, and due dates to the problem of jobshops provides all the possible solutions of scheduling. However, the size of the state space of the models can make impracticable the solution of such a problem. In this dissertation, a new modeling approach is proposed for the timed automata models in order to expressively reduce the size of the models. Also, it is proposed an efficient algorithm for the optimal schedules based on an incremental synthesis of the production routers and due dates. A method of bisection was developed to minimize of total production time and the lead times of jobs as well. This method is applied to a repair shipyard to schedule its activities in the five main resources and ten orders. From the research was developed a system that integrates the production planning with a tool of automatic synthesis of supervisors in order to make the interface an easier place for those users who are not used to SCT.
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Uma Sistematização da modelagem e programação cinemática de sistemas robóticos cooperativos para a realização de tarefas

Tonetto, Cristiane Pescador January 2011 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T20:22:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 297777.pdf: 26611089 bytes, checksum: 5c77891ed6aa3e2638cf0def1f8c5fee (MD5) / A utilização de robôs na indústria vem aumentado devido as exigências como qualidade do produto, custo, agilidade de produção, entre outros, provocado pela competitividade entre as empresa. As indústrias têm investido em robôs buscando satisfazer tais exigências e seu chão de fábrica é composto por inúmeros robôs, e dependendo da aplicação é interessante fazer com que esses robôs realizem tarefas de forma cooperativa. Um Sistema Robótico Cooperativo (SRC) é um sistema composto por vários robôs que auxiliam ou colaboram na realização de uma ou mais tarefas simultaneamente. A programação desses robôs para atuarem de forma cooperativa na realização de tarefas é complexa, pois existe uma relação de dependência entre eles. Neste trabalho é criada uma sistemática para a modelagem e programação cinemática de SRC. A sistemática é generalizada para trabalhar com um número arbitrário de robôs, sendo independente do número e tipo de juntas e focada na especificação das várias tarefas. Para implementar a sistemática foram definidos três ambientes para a programação robótica de SRC: a estrutura robótica, o ambiente da tarefa e a cinemática diferencial. Esses ambientes estabelecem os modelos dos objetos envolvidos: robôs e tarefas. Uma formalização matemática é apresentada demonstrando que o crescimento do SRC é estruturado, conforme são adicionados novos robôs ao sistema. Esta formalização matemática permite introduzir no SRC as características adicionais como o controle do erro de integração, evitamento de colisão e deslocamentos relativos das bases dos robôs com o sistema de coordenadas fixo. Por fim, são apresentados os casos de estudos analisando a sistemática desenvolvida para SRCs. Em um dos casos é destacada a programação de um SRC composto pelos robôs XR-4 e Scara da fabricante Rhino, nesse sistema são realizadas três abordagens diferentes para a execução da tarefa e os resultados das simulações são implementados nos robôs. Em um outro caso é apresentado o sistema composto por quatro robôs e especificadas as tarefas. A partir desse cenário são feitas alterações nos parâmetros e analisado o impacto que elas provocam no desempenho do sistema. Para mostrar a flexibilidade da sistemática da modelagem, é também realizada uma nova simulação em que um dos robôs tem a base móvel.
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Controle de força indireto para manipuladores com transmissões flexíveis empregados em tarefas de esmerilhamento

Barasuol, Victor January 2008 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:26:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262744.pdf: 2101255 bytes, checksum: b92858da13b61af5bb0fe29696b11613 (MD5) / A flexibilidade ´e um efeito presente em muitos dos rob#os industriais provocando erros de posicionamento, aumento do tempo de estabiliza¸c#ao e at´e instabilidade. Neste trabalho, o problema do controle de for¸ca em rob#os manipuladores com transmiss#oes flex´ýveis (MTF#s) empregados em tarefas de esmerilhamento ´e estudado. Duas estrat´egias de controle de for¸ca indireto para manipuladores r´ýgidos s#ao estendidas para manipuladores com transmiss#oes flex´ýveis: o controle de rigidez e o controle de imped#ancia. Um modelo de for¸cas para a tarefa de esmerilhamento ´e proposto para o estudo da estabilidade e desempenho de ambas as estrat´egias. Buscando a implementa¸c#ao pr´atica destes controladores, dois observadores de estado - um observador de estados baseado na acelera¸c#ao e outro baseado em torques de dist´urbio - s#ao apresentados para estimar as vari´aveis dos elos e das for¸cas de contato com o objetivo de evitar a necessidade da instrumenta¸c#ao completa do manipulador. O desempenho das estrat´egias de controle e dos observadores ´e avaliado frente a tarefa de esmerilhamento pela an´alise dos resultados obtidos em simula¸c#ao. Esta disserta¸c#ao tamb´em apresenta o software de simula¸c#ao desenvolvido para facilitar a obten¸c#ao de resultados, o que engloba todo o conte´udo estudado. Flexibility is an effect present in many industrial robots causing positioning errors, increasing the stabilization time and even instability. In this paper, the force control problem of robot manipulators with flexible transmissions employed in milling tasks is studied. Two strategies of indirect force control for rigid manipulators are extended to manipulators with flexible transmissions: the compliance control and the impedance control. A model of forces for milling tasks is proposed to study the stability and performance of both strategies. Seeking a practical implementation of these controllers, two state observers - an state observer based on acceleration and another based on disturbance torques - are presented to estimate the variables of the links and the forces of contact with goal of avoid the need for full instrumentation of the manipulator. The performance of the control strategies and observers is evaluated against the milling task by analysis of results obtained in simulation. This document also presents the program of simulation developed and used, throughout this research, to facilitate the achievement of results. This software includes all the content studied.

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