Orientador: João Mauricio Rosario / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-27T12:20:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Passeto_Fabio_M.pdf: 9238512 bytes, checksum: f981b121fef2f23afa3144d0bac731c0 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O trabalho investiga a utilização de robôs em atividades de ensino, identificando os recursos disponíveis no momento e os fundamentos que justificam sua utilização. Dentro deste contexto, foi desenvolvido um manipulador robótico de baixo custo e de construção simplificada que pode ser conectado a um computador IBM - PC através da porta seria!. Para efetuar seu controle, foi criado um aplicativo computacional dotado de um interpretador de comandos que permite a criação de programas estruturados. O aplicativo também possui um simulador que permite visualizar a movimentação e cálculo da posição e orientação de um modelo de manipulador criado a partir dos parâmetros de Denavit-Hartenberg. O sistema formado pelo aplicativo computacional e a parte construtiva constituem uma ferramenta funcional que pode ser utilizada para desenvolver atividades de ensino ligadas a manipuladores robóticos, oferecendo uma melhor funcionalidade em relação a sistemas semelhantes já desenvolvidos / Abstract: This investigation describes the use of robots on teaching activities, identifying the presently available resources and basis that justify its use. In this context there have been developed a 10w-cost and simplified construction robotic manipulator that can be connected to an IBM-PC computer by the serial porto To implement its control there has been created a software provided with a command interpreter that allows the creation of structured programs. The software has also a simulator that allows visualize the movement and ca1culate the position and orientation of a model of a manipulator eated by using the Denavit-Hartenberg parameters. The system formed by the computer software and the physical part constitute a functional tool that can be utilized to develop learning activities related to robotic manipulators, offering a better functionality compared to similar systems already existent / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-01-31Bitstream added on 2014-06-13T19:26:47Z : No. of bitstreams: 1 estremote_ma_me_ilha.pdf: 1197186 bytes, checksum: a765f6c60b85ed25acef3625c598c522 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho descreve-se um Software de comando para o acionamento de um braço mecânico do robô SCORBOT ER - III. O software desenvolvido tem a capacidade de controlar e monitorar o robô remotamente em tempo real através da Rede Mundial de Computadores (WWW), utilizando bibliotecas de JAVA como: métodos nativos (JNI - JAVA Native Interface), Invocação de Métodos Remotos (RMI - Remote Method Invocation), Conectividade com Banco de Dados JAVA (JDBC - JAVA Database Connecvity) e JMF (JAVA Media Frameworks) com o Protocolo de Tempo Real - RTP (Real Time Protocol). Para controle do robô, o circuito de controle originalmente desenvolvido pelo fabricante, foi reprojetado utilizando-se o ambiente Max+Plus II da Altera e a conexão entre Robô e o PC é feita através de um dispositivo lógico programável tipo FPGA, que recebe os comandos provenientes da Porta Paralela do PC, o monitoramento através de câmeras digitais do tipo WEBCAM conectadas em uma Porta do tipo USB. / This work describes the development of a Software for the control of a mechanical arm type SCORBOT ER - III. This software has the capacity to control and to monitor the robot remotely in real time through the World Wide Web (WWW), using libraries of JAVA as: native methods (JNI-JAVA Native Interface), Invocation of Remote Methods (RMI - Remote Method Invocation), Connecvity with database JAVA (JDBC - JAVA Database Connecvity) and JMF (JAVA Media Frameworks) with the Protocol of Real Time - RTP (Real Time Protocol). The robot control circuit was redesigned using the Altera Max+Plus II environment and the connection between the robot and personal computer was made by the Parallel Port and digital cameras of the type WEBCAM, connected USB port.

Orientador: Joao Mauricio Rosario / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-10T02:27:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_LeonimerFlaviode_D.pdf: 6867936 bytes, checksum: 344026f77cc24610774519b704ddccfa (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta a proposta de implementação de um ambiente virtual de simulação para projeto e concepção de sistema de supervisão e controle para robôs móveis, que sejam capazes de operar e de se adaptar a diferentes ambientes e condições. Este sistema virtual tem como finalidade facilitar o desenvolvimento de protótipos de sistemas embarcados, enfatizando a implementação de ferramentas que permitam a simulação das condições cinemáticas, dinâmicas e de controle, com monitoração em tempo real de todos pontos lmportantes do sistema. Para isso, é proposta uma arquitetura aberta de controle, integrando as duas principais técnicas de implementação de controle robótico a nível de hardware: sistemas microprocessadores e dispositivos de hardware reconfiguráveis. O sistema simulador implementado é composto de um módulo gerador de trajetória, de um módulo simulador cinemático e dinâmico e de um módulo de análise de resultados e erros. O módulo gerador de trajetória tem a finalidade de, uma vez conhecendo-se o ambiente em que o robô irá atuar, com seus obstáculos e particularidades, gerar uma trajetória cartesiána ótima, respeitando os limites e características do robô móvel. Todos os resultados cinemáticos e dinâmicos colhidos durante a simulação podem ser avaliados e visualizados em formatos de gráficos e tabelas, no módulo de análise de resultados, permitindo que seja feito um aperfeiçoamento no sistema, no sentido de minimizar os erros com a otimização dos ajustes necessários. Para a implementação do controlador no sistema embarcado utiliza-se a prototipagem rápida, que é a tecnologia que permite, em conjunto com o ambiente virtual de simulação, o desenvolvimento de um projeto de um controlador para robôs móveis. A validação e testes foram realizados com modelos de robôs móveis não holonômicos de transmissão diferencial / Abstract: This work presents the proposal of virtual environment implementation for project simulation and conception of supervision aild control systems for mobile robots, that are capable to operate and adapting in different environments and conditions. This virtual system has as purpose to facilitate the development of embedded architecture systems, emphasizing the implementation of tools that alIow the simulation of the kinematic conditions, dynamic and control, with real time monitoring of alI important system points. For this, an open control architecture is proposal, integrating the two main techniques of robotic control implementation in the hardware level: systems microprocessors and reconfigurable hardware devices. The implemented simulator system is composed of a trajectory generating module, a kinematic and dynamic simulator module and of a analysis module of results and errors. The kinematic and dynamic simulator module makes alI simulation of the mobile robot folIowing the pre-determined trajectory of the trajectory generator. All the kinematic and dynamic results shown during the simulation can be evaluated and visualized in graphs and tables formats, in the results analysis module, allowing an improvement in the system, minimizing the errors with the necessary adjustments optimization. For controlIer implementation in the embedded system, it uses the rapid prototyping, that is the technology that allows, in set with the virtual simulation environment, the development of a controlIer project for mobile robots. The validation and tests had been accomplish with nonholonomics mobile robots models with diferencial transmission / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Joao Mauricio Rosario / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T16:00:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Passos_WlamirdeAlmeida_M.pdf: 6622683 bytes, checksum: 09020aa002fe289905bdd3821461cf35 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Durante os últimos anos tem ocorrido uma grande evolução tecnológica na área de sistemas embarcados, abrangendo inovações tanto em hardware como em software. Tais inovações permitem o desenvolvimento de novas metodologias de projeto que levem em conta a facilidade de futuras modificações, modernizações e expansões do sistema projetado. Este trabalho apresenta um estudo de novas ferramentas de projeto para sistemas baseados em lógica reconfigurável. A principal motivação deste trabalho é a apresentação de ferramentas para prototipagem rápida baseadas em computação reconfigurável para implementação de protótipos de sistemas Embarcados. Será abordada a evolução deste tipo de tecnologia bem como os softwares de desenvolvimento disponíveis. Será também abordado um estudo de caso na área de Acionamento e Controle de Sistemas Mecatrônicos bem como a sua implementação e teste utilizando-se a técnica HIL - Hardware In the Loo / Abstract: In the last years, there has been a great technologic evolution in the embedded systems area, covering innovations both in hardware and software. Those innovations allow the development of new project methodologies that considers the facility of future modifications, upgrades and expansions for the system. This work shows a study about new design tools made for systems based on reconfigurable computation. The main motivation of this work is the presentation of tools for fast prototyping based on prototyping seeking the implementation of prototypes of embedded systems. It will be discussed the evolution of this type of technology as well as the available development software. It will be also discussed a case study on mechatronic control system as well as it¿s implementation and tests using Hardware In the Loop (HIL) techniques / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: João Maurício Rosário, Didier Dumur / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:06:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LaraMolina_FabianAndres_D.pdf: 6567422 bytes, checksum: 5d5531b99af8de161a3f8f390bcac8cf (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho visa o desenvolvimento, síntese e aplicação de um controlador baseado em controle preditivo generalizado para rastreamento de trajetórias de robôs paralelos. A finalidade é melhorar o desempenho dinâmico do robô paralelo através do desenvolvimento de controladores avançados que considerem características do robô tais como não-linearidades da dinâmica, incertezas paramétricas e distúrbios externos. Inicialmente é revisada a formulação do modelo dinâmico do robô paralelo que envolve: modelo geométrico, cinemático e dinâmico. À continuação é realizado o projeto dos controladores de posição no espaço das juntas: controladores de torque computado com PID na forma RST, controlador preditivo generalizado e robustificação com os parâmetros de Youla. A seguir, a dinâmica do robô paralelo e os controladores desenvolvidos são simulados no ambiente MATLAB/Simulink. Finalmente, é realizada a implementação experimental e validação dos controladores no robô Orthoglide no laboratório de robótica do IRCCyN, École Centrale de Nantes. O controlador preditivo generalizado robustificado melhora a resposta dinâmica em relação ao controlador de torque computado que tem sido amplamente utilizado nesta classe de robôs. Os resultados obtidos através da implementação experimental da lei de controle preditiva robustificada no robô Orthoglide e testes experimentais indicam que o desempenho dinâmico do robô é melhorado em termos das seguintes caraterísticas: precisão no rastreamento de trajetórias típicas para usinagem no espaço de trabalho, estas trajetórias são executadas com diferentes acelerações máximas; robustez a variação dos parâmetros do robô tais como mudança da carga na plataforma móvel, obtendo desta forma uma melhor regulação; e finalmente, atenuação do efeito do ruído de medição nos sensores no sinal de controle dos atuadores durante a execução de um movimento. Os resultados experimentais mostraram que o controlador preditivo generalizado robustificado aplicado no robô Orthoglide é eficiente frente as incertezas paramétricas e restrições no domínio do tempo, melhorando assim o desempenho dinâmico do robô com um custo computacional equivalente ao controle de torque computado / Abstract: This thesis addresses the development and application of a controller based on generalized predictive control to track a desired trajectory using parallel robots. The main purpose of this thesis is to improve the dynamical behavior with an advanced controller which considers the proper characteristics of the parallel robot such as no linear dynamics, parameters uncertainties and external disturbances. This work is divided into four parts. A first part formulates the complete dynamical model of the parallel robot, considering the geometrical, kinematic and dynamic modelling. Then, the joint space control is performed for the parallel robot using the computed torque controller in the RST form and the robustified generalized predictive control via Youla parameterization. A third part shows the simulation of the dynamic of the robot with the controllers in MATLAB/Simulink to establish a comparison between controllers. Finally, the controllers are implemented in the prototype and some experiments are performed on the Orthoglide robot at the laboratory of robotics, IRCCyN, Ecole Centrale de Nantes to assess the dynamic performance of the controllers. The experimental results show that the robustification of the generalized predictive control against parametric uncertainties including time domain constraints improves the dynamical behavior of the parallel robots. The experimental results shows that the the robustified generalized predictive control enhances the dynamic performance of is in terms of: tracking accuracy of trajectories used in milling process; robustness to parameters variation such as payload changing (on the end effector), therefore, a better regulation is obtained; and finally, attenuation of noise due to sensor measurement in control. Additionally, the robustification of the generalized predictive control applied on the Orthoglide robot improves the dynamical behavior compared to controllers widely used in parallel robots such as computed torque control with and equivalent computational cost / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-08-30Bitstream added on 2014-06-13T20:47:24Z : No. of bitstreams: 1 ribeiro_jms_me_ilha.pdf: 1485185 bytes, checksum: 5ab0628a95f1aed7502862f70ee550ce (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta três novas estratégias de controle discreto. O enfoque principal do trabalho foi dado ao Controle Discreto com Modos Deslizantes (CDMD) aplicados em sistemas que possuem atraso no processamento do sinal de controle. As novas estratégias de controle objetivam a elaboração de leis de fácil implementação prática e que ao mesmo tempo sejam robustas a incertezas da planta. Uma característica destas novas abordagens para controle discreto com atraso no tempo é a utilização de um Controle com Modos Deslizantes sem a necessidade de predição do sinal de controle. Os métodos de projeto propostos podem ser aplicados no controle de plantas estáveis ou instáveis com atraso no sinal de controle. Uma das estratégias foi elaborada para realizar controle apenas em sistemas discretos que não possuem atraso no sinal de controle, enquanto que as demais são utilizadas para controle em sistemas com atraso. São apresentadas simulações e resultados de implementações práticas, sobre uma planta estável de Controle Automático da Geração (CAG) e sobre um Sistema Pêndulo Invertido, que caracteriza bem uma planta instável. Os resultados comprovam a eficácia dos novos controladores. / This work presents three new strategies of discrete-time control. The main focus of the work was given to the Sliding Mode Control (SMC) applied in systems that present delay in the processing of the control sign. The new control strategies provide laws of control of easy practical implementation and that at the same time are robust to uncertainties of the plant. A characteristic of these new approaches, for discrete-time control with delay-time, is the use of a Sliding Mode Control without the need of prediction of the control signal. The proposed design methods can be applied in the control of stable or unstable plants, with delay in the control signal. One of the strategies was elaborated to accomplish control just in discrete-time system without delay-time in the control sign, while the others are used for control in systems with delay-time. Simulations and experimental results are shown on a stable plant of Automatic Generation Control (AGC) and on Inverted Pendulum System, that is an unstable plant. The results prove the controllers' effectiveness.

Orientador: Nobuo Oki / Banca: Alexandre Cesar Rodrigues da Silva / Banca: José Raimundo de Oliveira / Resumo: Neste trabalho descreve-se um Software de comando para o acionamento de um braço mecânico do robô SCORBOT ER - III. O software desenvolvido tem a capacidade de controlar e monitorar o robô remotamente em tempo real através da Rede Mundial de Computadores (WWW), utilizando bibliotecas de JAVA como: métodos nativos (JNI - JAVA Native Interface), Invocação de Métodos Remotos (RMI - Remote Method Invocation), Conectividade com Banco de Dados JAVA (JDBC - JAVA Database Connecvity) e JMF (JAVA Media Frameworks) com o Protocolo de Tempo Real - RTP (Real Time Protocol). Para controle do robô, o circuito de controle originalmente desenvolvido pelo fabricante, foi reprojetado utilizando-se o ambiente Max+Plus II da Altera e a conexão entre Robô e o PC é feita através de um dispositivo lógico programável tipo FPGA, que recebe os comandos provenientes da Porta Paralela do PC, o monitoramento através de câmeras digitais do tipo WEBCAM conectadas em uma Porta do tipo USB. / Abstract: This work describes the development of a Software for the control of a mechanical arm type SCORBOT ER - III. This software has the capacity to control and to monitor the robot remotely in real time through the World Wide Web (WWW), using libraries of JAVA as: native methods (JNI-JAVA Native Interface), Invocation of Remote Methods (RMI - Remote Method Invocation), Connecvity with database JAVA (JDBC - JAVA Database Connecvity) and JMF (JAVA Media Frameworks) with the Protocol of Real Time - RTP (Real Time Protocol). The robot control circuit was redesigned using the Altera Max+Plus II environment and the connection between the robot and personal computer was made by the Parallel Port and digital cameras of the type WEBCAM, connected USB port. / Mestre

Orientador: José Paulo Fernandes Garcia / Banca: Marcelo Carvalho M. Teixeira / Banca: Edvaldo Assunção / Banca: Fuad Kassab Junior / Banca: Marco Henrique Terra / Resumo: Este trabalho apresenta três novas estratégias de controle discreto. O enfoque principal do trabalho foi dado ao Controle Discreto com Modos Deslizantes (CDMD) aplicados em sistemas que possuem atraso no processamento do sinal de controle. As novas estratégias de controle objetivam a elaboração de leis de fácil implementação prática e que ao mesmo tempo sejam robustas a incertezas da planta. Uma característica destas novas abordagens para controle discreto com atraso no tempo é a utilização de um Controle com Modos Deslizantes sem a necessidade de predição do sinal de controle. Os métodos de projeto propostos podem ser aplicados no controle de plantas estáveis ou instáveis com atraso no sinal de controle. Uma das estratégias foi elaborada para realizar controle apenas em sistemas discretos que não possuem atraso no sinal de controle, enquanto que as demais são utilizadas para controle em sistemas com atraso. São apresentadas simulações e resultados de implementações práticas, sobre uma planta estável de Controle Automático da Geração (CAG) e sobre um Sistema Pêndulo Invertido, que caracteriza bem uma planta instável. Os resultados comprovam a eficácia dos novos controladores. / Abstract: This work presents three new strategies of discrete-time control. The main focus of the work was given to the Sliding Mode Control (SMC) applied in systems that present delay in the processing of the control sign. The new control strategies provide laws of control of easy practical implementation and that at the same time are robust to uncertainties of the plant. A characteristic of these new approaches, for discrete-time control with delay-time, is the use of a Sliding Mode Control without the need of prediction of the control signal. The proposed design methods can be applied in the control of stable or unstable plants, with delay in the control signal. One of the strategies was elaborated to accomplish control just in discrete-time system without delay-time in the control sign, while the others are used for control in systems with delay-time. Simulations and experimental results are shown on a stable plant of Automatic Generation Control (AGC) and on Inverted Pendulum System, that is an unstable plant. The results prove the controllers' effectiveness. / Doutor