Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-12-05Bitstream added on 2014-06-13T19:22:32Z : No. of bitstreams: 1 000733743.pdf: 6109603 bytes, checksum: 3ac81b0010720c7afd549673cf935b17 (MD5) / Atualmente a indústria ferroviáriaenfrentao desafio de reduzir os custos operacionais envolvidos no transporte de cargas e passageiros. Uma das formas de aumentar a eficiência deste tipo de transporte se baseia no aumento da velocidade dos trens e das cargas transportadas por eixo, o que torna as ferrovias mais competitivas. No entanto estas soluções geram elevadas tensões nas rodas ferroviárias aumentando assim a possibilidade de ocorrerem falhas por fadiga nas mesmas. Por se tratar do componente mais críticonos trens, as rodas ferroviárias são alvo de grande parte das recentes pesquisas na área de desenvolvimento de novos materiais e processos de fabricação, uma vez que sua falha certamente ocasionará um descarrilamento do vagão ou locomotiva. A segurança da operação é o fator mais importante na ferrovia, portanto,novos materiais e processos produtivos devem ser exaustivamente testados a fim de garantir a confiabilidade dos componentes. O objetivo deste trabalho é verificar o desempenho de um aço microligado, recentemente desenvolvido no setor ferroviário, bem como estudar a influência dos processos de forjamento e fundição no comportamento mecânico e em fadiga de rodas ferroviárias. As rodas fundidas apresentam vantagens econômicas devido ao menor custo de fabricação, no entanto a sua utilização em composições destinadas ao transporte de passageiros deve ser bem avaliada uma vez que a aplicação deste tipo de componente de maneira alguma pode afetar a segurança de operação das ferrovias. Foram avaliadas três rodas através de ensaio microestrutural, tamanho de grão, nível de inclusão não-metálica, dureza, tração, impacto, tenacidade à fratura e fadiga, sendo uma roda fabricada por forjamento e com aço classe “C” (0,7% C), uma fabricada por fundição com o mesmo material e outra roda forjada produzida com o aço classe “C”... / Currently the rail industry has thechallenge of reducing operating costs engaged in freight andpassengers transport. One way to increase the efficiency of transportation is based on increasingthe speed andload of the railway whichmake it morecompetitive. However these solutions generate a high level stresson railway wheels increasing the possibility of failure. Since it is the most critical component in trains,railway wheels are the subjected to a large part of recent research on new materials development and manufacturing processes,as their failure certainly will result a derailment of the wagon or locomotive. Safety during operation is themost important factor in the railway,thus, new materials and manufacturing processes must be extensively tested to ensure the reliability of the components. The purposeof this work isto verifythe performance of amicroalloyed steel, recently developed forthe railroad industry, and investigatethe influence of forging and casting processes on mechanicaland fatigue behavior of railway wheels. The cast wheels present economic advantages due to lower manufacturing cost, however their use in railways designed to carry passengers should be thoroughly evaluated since the use of cast wheels cannot affect the safe operation of railroads. Three wheels were evaluated by microstructure testing, grain size, and content of nonmetallic inclusion determination, hardness, impact test, fracture toughness and fatigue test. One wheel was forged in Class C steel (0.7% C), one wheel cast in Class C material and the third one was forged in vacuum degassed microalloyed steel (Nb and Mo). Test results indicate that the microalloyed forged wheel presented superior values of yield strength, hardness, fracture toughness and fatigue behavior as compared to others. When comparing forged and cast wheels similar tensile and hardness properties were observed, being found superiority ... (Complete abstract click electronic access below)

The advances and the development of vehicles and autobalance robots make necessary the investigation of controllers able to meet the various challenges related to the use of these systems. The focus of this work is to study the equilibrium and position control of one two-wheeled robot. The particular interest in this application comes from its structure and its rich physical dynamics. Since this is a complex and non trivial problem, there is great interest in to analyze intelligent controllers. The first part of this dissertation discusses the development of a classic PID controller. Then it is compared with two types of intelligent controllers: On-line Neural Fuzzy Control (ONFC) and Proportional-Integral-Derivative Neural-Network (PID-NN). Also it is presented the implementation of controllers in a hadware plataform using the LEGO Mindstorm kit and in a simulation plataform using the MATLAB-Simulink. Two case studies are developed. The first one investigates the control of equilibrium and position of two-wheeled robot on a flat terrain to observe the intrinsec performance in lack of external factors. The second case studies the equilibrium and position control of the robot in irregular terrains to investigate the system response under influence of hard conditions in its environment. Finally, the performance of each controller developed is discussed and competitive results in the control of two-wheeled robot are achieved. / Com o avanço no desenvolvimento e utilização de veículos e robôs autoequilibrantes, faz-se necessário a investigação de controladores capazes de atender os diversos desafios relacionados à utilização desses sistemas. Neste trabalho foi estudado o controle de equilíbrio e posição de um robô auto-equilibrante de duas rodas. O interesse particular nesta aplicação vem da sua estrutura e da riqueza de sua dinâmica física. Por ser um problema complexo e não trivial há grande interesse em avaliar os controladores inteligentes. A primeira parte da dissertação aborda o desenvolvimento de um controle clássico do tipo PID, para em seguida ser comparado com a implementação de dois tipos de controladores inteligentes: On-line Neuro Fuzzy Control (ONFC) e Proportional-Integral-Derivative Neural-Network (PIDNN). Também é apresentada a implementação dos controladores em uma plataforma de hardware, utilizando o kit LEGO Mindstorm, e numa plataforma de simulação utilizando o MATLAB-Simulink. Em seguida, dois estudos de casos são desenvolvidos visando comparar o desempenho dos controladores. O primeiro caso avalia o controle de equilíbrio e posição do robô auto-equilibrante de duas rodas sobre um terreno plano tendo como interesse observar o desempenho intrínseco do sistema sob ausência de fatores externos. O segundo caso estuda o controle de equilíbrio e posição do robô em terrenos irregulares visando investigar a resposta do sistema sob influência de condições adversas em seu ambiente. Finalmente, o desempenho de cada um dos controladores desenvolvidos é discutido, verificando-se resultados competitivos no controle do robô auto-equilibrante de duas rodas.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:52:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ClaudiaRCG.pdf: 1872781 bytes, checksum: 04bef6ae97b1ffee694400d80b79eaa6 (MD5) Previous issue date: 2006-05-19 / The objective of this work is to critically analyze the seated mobility adaptive equipment, wheelchair, used by non-ambulatory children/adolescents diagnosed with cerebral palsy of the quadriplegy type with ages in between 0-18 years old in the municipal city of Natal/RN and of other ones in the state of Rio Grande do Norte. This study is characterized as descriptive as it took into consideration the individualized conditions of each child/adolescent and of their home environment, and also evaluates the condition of the used seated mobility devices such as wheelchairs or strollers. Thirty three (33) subjects which had a wheelchair prescribed by a healthcare professional specialist in adaptive equipment within the past 3 years were selected. A questionnaire was applied through a phone with the patient s primary care giver or parents. The results obtained showed that all the equipment being used had an anatomical seat and back and the tilt system mechanism and even though most of the patients required small individual adjustments upon receiving the wheelchair in order to accommodate to the patients characteristics. From the point of view of the caregiver/parents interviewed, 97% described satisfied with the equipment and report assistance with mobility (97%), comfort (82%) and good posture (82%) as the main positive aspects from the equipment. The results also describe the aspects related to the maintenance, time used and activities developed that were reported by the patients. The conclusion therefore is that in order to select the equipment to meet the needs of the consumer it is necessary that: an appropriate wheelchair prescription takes place, the up-to-date knowledge of equipment available in the market, the appropriate use of the resources from the concession programs of the government that purchase equipment and the establishment of link in between the manufacturers, patients and the caregivers / Esse trabalho objetivou realizar uma an?lise cr?tica dos equipamentos de mobilidade sentada, cadeira de rodas, utilizados por crian?as/adolescentes com idade entre 0-18 anos, de Natal/RN e de outros munic?pios do Estado do Rio Grande do Norte, com diagn?stico de paralisia cerebral, tetrapar?tica, n?o deambuladoras. O estudo se caracterizou como descritivo, pois contemplou o delineamento das condi??es individuais das crian?as/adolescentes investigadas e do ambiente onde habitam; e da avalia??o das condi??es dos equipamentos de mobilidade sentada, carrinho ou cadeira de rodas, por eles utilizados. Para sua realiza??o, foram selecionados 33 indiv?duos que nos ?ltimos 3 anos, receberam uma cadeira de rodas adaptada, prescrita por profissionais da sa?de, especialistas em tecnologia assistiva. Como instrumento de investiga??o foi aplicado um formul?rio, respondido por telefone pelos pais/respons?veis desses usu?rios. Os resultados obtidos apresentaram que todos os equipamentos em uso tinham assento e encosto anat?mico e sistema tilt de inclina??o, e mesmo assim, a maioria sofreu pequenos ajustes individuais realizados no ato de recebimento da cadeira, de forma a se adequar ?s caracter?sticas dos usu?rios. Das cadeiras de rodas atualmente utilizadas pela popula??o do estudo, 58% foram recebidas atrav?s de programas de concess?o de ?rtese do governo. Do ponto de vista dos entrevistados, 97% est?o satisfeitos com os equipamentos e relataram como principais pontos positivos do uso do equipamento, o aux?lio ? locomo??o (97%), o conforto (82%) e uma boa postura (82%). Aspectos relacionados ? manuten??o, ao tempo de uso e ?s atividades desenvolvidas foram relatados pelos usu?rios e tamb?m s?o descritos nos resultados. Portanto, conclui-se que a realiza??o de uma adequada prescri??o da cadeira de rodas; o conhecimento atualizado sobre os equipamentos do mercado; a identifica??o da necessidade de ajustes individuais; o apropriado aproveitamento dos recursos particulares ou dos programas de concess?o de ?rteses para a compra dos equipamentos e o estabelecimento de parcerias com os fabricantes, usu?rios e seus familiares s?o primordiais para que o equipamento selecionado atenda as necessidades dos usu?rios

No Brasil existem milhões de brasileiros com algum tipo de dificuldade de locomoção, sendo que grande parte dessas pessoas com deficiência necessita de cadeira de rodas para se locomover. Com o fato de existirem inúmeros de brasileiros cadeirantes, o desenvolvimento de tecnologias ditas ¨assistivas¨, ou seja, tecnologias que visam assistir estas pessoas em suas atividades, tem recebido uma crescente atenção, tanto do ponto de vista de negócios (com o aumento de produtos), como de pesquisas acadêmicas. Dentre estas linhas de pesquisa, a integração entre cadeiras de rodas automatizadas com sistemas de automação predial e residencial está entre as linhas de pesquisa de maior destaque, pois tem como objetivo tornar a vida do usuário de cadeira de rodas mais produtiva e cômoda, contribuindo para sua independência. Os sistemas de automação predial e residencial mais complexos elevam o nível de um ambiente automatizado para um ambiente inteligente, pois tornam o nível de abstração maior, fornecendo serviços de forma pervasiva. O ambiente inteligente necessita de informações para que possa oferecer seus serviços ao cadeirante, e uma informação importante seria a localização da cadeira de rodas automatizada. Neste contexto, este trabalho propõe um sistema de localização em interiores para cadeiras de rodas automatizadas em ambientes inteligentes. A proposta combina Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) e a tecnologia RFID, onde as etiquetas RFID são utilizadas como marcos de referências para a calibração automática dos parâmetros da RSSF, que convencionalmente são obtidos de forma experimental. O estudo de caso para validar o sistema de localização proposto foi realizado numa sala automatizada no prédio da Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) como ambiente inteligente, e uma cadeira de rodas automatizada adaptada para se comunicar com a RSSF. Além deste estudo de caso, foram realizados outros experimentos com intuito de avaliar qual método geraria os melhores resultados para o sistema de localização baseado em RSSF e a tecnologia RFID, combinando diferentes modelos de propagação de sinal RF e diferentes formas de calibrar os parâmetros da rede. Além disso, outras questões sobre o sistema de localização proposto foram analisadas, como por exemplo, a influência do aumento da quantidade de nós da rede na exatidão do sistema, o comportamento do sistema quando, para um mesmo cenário, o sentido do percurso é invertido, e a influência do leiaute dos nós da rede no desempenho do sistema. / In Brazil there are millions of people with some kind of limited mobility, and that most of these disabled people need a wheelchair to get around. With the fact that there are millions of wheelchair users, the development of assistive technologies, i.e. technologies to assist these people in their activities, has received increasing attention both from the standpoint of business (with the increase of products), as academic research. Among these lines of research, the integration of automated wheelchairs with home automation systems are among the research areas of greatest importance because it aims to make the user's life more productive and comfortable, contributing to their independence. The home automation systems more complex increase the level of an automated environment for intelligent environment, as they make the higher level of abstraction, providing pervasive services. The intelligent environment needs information so it can offer your services to the wheelchair user, and important information would be the location of the automated wheelchair. Within this context, this paper proposes an indoor positioning system for wheelchairs in intelligent environments. The proposal combines Wireless Sensor Networks (WSN) and RFID technology, where RFID tags are used as landmark for automatic calibration of the parameters of WSN, which are conventionally obtained experimentally. The case study to validate the proposed indoor positioning system was performed at an automated room in the building of Electrical Engineering, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) with the intelligent environment and automated wheelchair adapted to communicate with the WSN. In addition to the case study, other experiments in order to assess which method would produce the best results for the localization system based on RFID and WSN, combining different radio propagation model and different forms of calibrate the parameters of the WSN. In addition, other questions about the proposed indoor positioning system were analyzed, for example, the influence of increasing the amount of network nodes on the system accuracy, the behavior of the system for the same scenario when the direction of travel is reversed, and the influence of the layout of the network nodes on the system performance.

Tecnologia Assistiva é o termo atualmente utilizado para definir uma enorme variedade de produtos e serviços destinados a pessoas com deficiências. O design de produto de equipamentos de tecnologias assistivas segue diferentes rotas tecnológicas, com produtos fabricados em série ou personalizados. Tais equipamentos objetivam otimizar e potencializar as funções corporais alteradas e, com isso, reconduzir essas pessoas às mais variadas atividades sociais. Neste sentido, esta pesquisa teve como proposta contribuir na construção de novas rotas tecnológicas para a fabricação de assentos e encostos personalizados para pessoas deficientes e usuários cadeira de rodas. A metodologia conceitual incluiu nesta pesquisa as ferramentas de digitalização tridimensional, usinagem CNC e termografia para realizar medidas e analisar os assentos e encostos personalizados fabricados a partir de dados antropométricos individualizados. Os protótipos projetados, fabricados e sistematicamente testados geraram resultados indicativos de que os modelos personalizados propostos são válidos, visto que agregam diferenciais como; uma maior distribuição das cargas, e também pela distribuição das temperaturas corporais obtidas pelas superfícies e contornos reproduzidos pelos equipamentos segundo a anatomia de cada pessoa estudada. Assim, as principais contribuições deste estudo estão na otimização e simplificação do processo de fabricação, e no baixo custo das matérias primas utilizadas na pesquisa. Finalmente, os resultados indicam que os produtos obtidos, assentos personalizados, podem beneficiar inúmeras pessoas deficientes, mesmo que apresentem uma anatomia diferenciada, sobretudo os cadeirantes por passarem vários períodos sentados, e esta tecnologia assistiva possibilita a redução dos riscos de lesões teciduais por aumentarem a área de contato, e assim distribui com eficácia a temperatura e peso corporal. / Assistive technology is the currently used term to define a wide range of services and products aimed at disabled persons. Design for assistive technology devices is seen in two different technology pathways, with serial and personalized products. These devices seek to optimize impaired body functions and, thus, reinsert these persons in various social activities. This study aims to contribute to the construction of new technology ruts for the production of personalized seats and backrests for wheelchairs. The methodology includes the application of the concepts of three-dimensional digitalization, CNC Machining, and thermography in order to create and analyze personalized seats and backrests produced from individualized anthropometric data. The results obtained show that the proposed models are valid, because they permit a wider distribution of bodily weight and temperature through the outlines inserted in the equipments according to each person’s anatomy. The greatest contribution of this study is its simplicity of production and the low cost of materials used in the research, which may benefit numerous wheelchair users who present unique anatomies, reducing the risks of tissue lesions by enlarging the area of contact, which results in a more effective distribution of bodily temperature and weight.

Para realizar ensaios de fadiga, é preciso que a máquina ou equipamento de testes tenha uma durabilidade muito maior que as estruturas ou componentes a serem ensaiados. O presente trabalho propõe-se a investigar a estrutura de uma máquina de ensaio de fadiga de cadeira de rodas, com o objetivo de determinar sua vida em fadiga. Para isto, uma análise da interação entre cadeira de rodas e máquina de ensaio é feita, do ponto de vista dinâmico, através de dados experimentais e modelagem em elementos finitos. A máquina de ensaio é constituída por uma estrutura com dois tambores rotativos, que possuem ressaltos, e suportam as rodas da cadeira de rodas. Estimada a força no tempo que a cadeira exerce sobre os tambores, calculam-se as tensões na estrutura, identificam-se as regiões de maiores tensões e estima-se a vida em fadiga da estrutura. / Fatigue analysis of full-scale structures and components is possible by using appropriated devices and machines which has to be much more durable than the structures or components being tested. The present work is proposed to investigate the structure of a wheelchair fatigue testing machine and predict its fatigue life. To reach this goal a dynamic analysis based on experimental data combined with the finite element method of the testing machine and wheelchair interaction is done. The machine is made of a structure and two turning drums that have slats and support the wheelchairs. With the timedependent force that wheelchair applies to the drums, the stresses are calculated to the whole structure, the sites with higher stresses are identified and the fatigue life of the structure is predicted.

Esta dissertação tem como objetivo o projeto de um mancal magnético para rodas de reação com aplicação na malha de controle de atitude de satélites. Mancais magnéticos são alternativas aos mancais tradicionais tais como os de esferas ou de lubrificação seco pois trabalham sem contato mecânico entre o rotor e o estator, minimizando assim a fricção entre ambas as partes. Além da minimização do atrito, o ganho em confiabilidade e vida útil da roda de reação é considerável por não apresentar desgastes mecânicos. Devido às consequências de qualquer fricção no movimento relativo entre a inércia (parte rotativa da roda de reação) e o satélite, o mancal torna-se um componente crítico da roda de reação. A fricção se traduz não apenas num maior consumo de potência elétrica, como também na introdução de uma zona morta de atuação em torque, bem como na limitação da vida útil da roda de reação devido ao gradual desgaste do mancal. O mancal proposto possui dois graus de liberdade axiais ativamente controlados e faz uso de ímãs para a estabilização passiva dos demais graus de liberdade. Ao longo do desenvolvimento são apresentados modelos não lineares dos campos magnéticos e das forças atuantes no mancal são encontrados. Com esses modelos, uma otimização é realizada a fim de encontrar melhores características. Um modelo não linear da dinâmica do rotor é desenvolvido e um controle PID capaz de estabilizar o rotor em seu ponto de equilíbrio é apresentado com o objetivo de demonstrar a viabilidade da topologia proposta. / The main objective of this work is to project a magnetic bearing for reaction wheels with application in satellite attitude control. Magnetic bearings are alternatives to traditional bearings such as ball or dry lubrication because they work without mechanical contact between the rotor and the stator thereby minimizing friction between both parts. In addition to minimizing friction, the gain in reliability and lifetime of the reaction wheel is considerable as a consequence of the absence of wear. Because of the consequences of any friction in the relative movement between the inertia (of the reaction wheel) and the satellite ( which is rigidly connected to the satellite body), the bearing becomes a critical component of the reaction wheel. The friction gives rise not only to a greater consumption of electric power, as well as the introduction of a torque dead zone operation, in a reduced lifetime of the reaction wheel due to gradual wear of the bearing. The proposed bearing has two axial degrees of freedom actively controlled and makes use of magnets for the passive stabilization of other degrees of freedom. Nonlinear models of magnetic fields and forces acting on the bearing are presented. With these models, an optimization is performed to find the best bearing characteristics. A nonlinear model rotor dynamics is developed and a PID control capable of stabilizing the active degrees of freedom presented.

Este trabalho apresenta o projeto de dois controladores robustos, baseados no critério H∞ não linear, para o acompanhamento de trajetória de robôs móveis com rodas (RMRs). Estes controladores estabilizam o sistema em malha fechada e garantem que a norma L2 induzida entre os sinais de entrada (distúrbios) e saída seja limitada por um nível de atenuação &#947 > 0. Para o projeto, as equações dinâmicas não lineares do robô são descritas na forma quase linear a parâmetros variantes (quase-LPV), sendo os parâmetros parte do estado. Os controladores são resolvidos via desigualdades matriciais lineares (DMLs) e equações algébricas de Ricatti (EAR). Resultados em simulação com um estudo comparativo entre essas duas estratégias de controle e um controlador proporcional derivativo (PD) em conjunto com um controlador do tipo torque calculado são apresentados. Além disso, a implementação de dois métodos de localização de RMRs através de imagens é realizada. / This work presents the design of two robust controllers, based on nonlinear H∞ approach, for tracking trajectory of wheeled mobile robots (WMRs). These controllers stabilize the close-loop system and guarantee that induced L2 norm between input (disturbances) and output signals be bounded by an attenuation level &#947 > 0. For the design, the nonlinear dynamic equations of the robot are described in quasi linear parameter varying (quasi-LPV) form being the parameters part of the states. The controllers are solved via linear matrix inequalities (LMIs) and algebraic Riccati equation (ARE). Simulation results with a comparison study among these two control strategies and a proportional-derivative (PD) controller plus calculated torque are presented. Moreover, implementation of two methods of localization of WMRs based on images is accomplished.

A moagem e mistura rápidas e efetivas de materiais em pequenos volumes é uma necessidade nos laboratórios e na indústria moderna. Diversos tipos de métodos e equipamentos prestam este serviço, dentre eles o moinho e misturador planetário. Estes equipamentos são máquinas centrífugas que combinam movimentos rotacionais com translacionais e que utilizam os efeitos otimizados das forças, direções e movimentos dos materiais em processo. Para o moinho é otimizado e ampliado o poder dos mecanismos de moagem, sendo então considerado um processo de alta energia. No caso dos misturadores há a combinação do movimento planetário com um ângulo de inclinação entre o eixo de rotação do jarro com o eixo de translação que promovem vórtices helicoidais efetivos para promover a mistura. O presente trabalho objetiva o desenvolvimento de moinho e misturador planetário visando determinar condições otimizadas de moagem e mistura, o estabelecimento de limites de operação para ambas aplicações e a seleção de um sistema de transmissão simplificada. Inicialmente foram fabricados bancos híbridos de moagem e mistura para pequenas amostras (25 g para moagem e 100 g para mistura). O desempenho de moagem foi analisado pela determinação do tamanho de partículas antes e após o processo de moagem em pós de alumina de granulação grosseira com diâmetro médio de partícula em torno de 4,2 μm, variando-se as combinações de relação de transmissão, velocidade de translação e tamanho do meio de moagem. Para o misturador foi aplicado ângulo de inclinação de 30º e realizado ensaios nas misturas de massa plástica em diferentes rotações. Na configuração moinho, o melhor desempenho experimental resultou em pó de alumina submicrométrico de Øee ~ 0,9 mm em uma hora de moagem na rotação de translação de 450 rpm e relação de transmissão eixo principal/jarro de 1:-2. Na configuração misturador a condição otimizada foi com rotação de 2000 rpm e relação transmissão eixo principal/jarro de -2:1 que proporcionou mistura relativamente homogênea em 30 s. Para carregamentos de até 25 g de pós cerâmicos, em que o conjunto excêntrico (jarro, fixação, matéria prima e meios de moagem) são inferiores à 1 kg, utilizou-se a transmissão baseada em rodas de atrito que permitiu um projeto econômico e compacto, sendo o aço (AISI 4340 temperado e revenido) o material da roda de atrito que apresentou a melhor durabilidade e confiabilidade. Entretanto, apresentou limitação na moagem de amostras maiores (jarro acima de 1 kg) e nas misturas com rotações acima de 2000 rpm. A maior potência de transmissão exigida causou aquecimento excessivo na transmissão, ocasionando dilatação das rodas de atrito e consequentemente travamento do sistema. Para aumentar a capacidade de moagem para até 100 g de matéria prima, que reflete a conjuntos com massas superiores a 2 kg, um protótipo utilizando engrenagens foi projetado, construído e testado. Neste trabalho concluiu-se que, através de uma rápida reconfiguração, um único equipamento híbrido atende às ambas demandas. Entretanto observou-se que como as condições otimizadas de moagem e mistura ocorreram em condições opostas, ficou evidenciado que a condição ótima para um sistema, quando aplicado no outro sistema, oferece alto risco de acidentes, o que exige o desenvolvimento de um sistema de segurança inteligente sofisticado e oneroso que, em virtude do agregado financeiro dos componentes permanentes, para aplicações nos processos industriais, aconselha-se equipamentos individuais. / Fast and effective milling and mixing of materials in small volumes is a need for laboratories and modern industry. Several methods and equipment provide these services such as planetary mill and Dual Asymmetric Centrifuge (DAC). These pieces of equipment are centrifuge machines that combine rotation and revolution and use the optimized effects of forces, directions and movements of materials in process. In the mill, the power of the milling mechanisms is optimized, being considered a high-energy process. For the mixers there is a combination of planetary motion and a tilt angle between the axis of rotation of the jar and the revolution axis, which promote effective helical vortices for mixing. The present work aims at the development of planetary mill and mixer aiming to determine optimum grinding and mixing conditions, establishment of operating limits for both applications and transmission selection. Initially hybrid grinding and mixing benches for small samples (25 g for milling and 100 g for mixing) were manufactured. The planetary mill performance was analyzed by determining particle size before and after milling of coarse calcined alumina (initial median particle size of 4.2 mm) by varying combinations of transmission ratio, translation speed and media size. For the mixer, a tilting angle of 30º was applied and tests were performed on the modeling clay mixtures applied at different rotations. For the mill configuration, the optimized design with the best experimental setup resulted in sub micrometric alumina powder (Øee ~ 0.9 mm) in only one hour of milling (revolution of 450 rpm and speed ratio main axis/jar transmission ratio of 1:-2). For the mixer configuration, the optimized condition (revolution of 2000 rpm and speed ratio of -2:1) provided relatively homogeneous mixing in 30 s. For loadings up to 25 g of ceramic powders, where the eccentric assembly (jar, fixing, raw material and grinding media) is lighter than 1kg, the transmission based on friction wheels was used, which allowed an economical and compact design, being the steel (tempered AISI 4340) the material of the friction wheel that presented the best durability and reliability. However, there was a limitation in the grinding of larger samples (jar over 1 kg) and mixtures with rotations above 2000 rpm. The higher transmission power required caused excessive heat in the transmission, causing the friction wheels to dilate and consequently system malfunction. To perform loads greater than 100g of raw material, which reflects sets with masses over 2 kg, a prototype using gears was designed, built and tested. This work concluded that a quick reconfiguration allows a single device meets both demands. However, considering that optimized parameters of grinding and mixing occur at very different conditions, it is emphasizedthat the optimal operation for a system if applied in the optimal conditions of the other system offers high risk of accidents, which requires the development of a costly security system. Therefore, individual pieces of equipment for grinding and mixing are advised for industry application due to the financial aggregate of the permanent components.

Este trabalho propõe um novo conceito de cadeira de rodas manual ergonômica com assistência motorizada servo controlada. A mobilidade em cadeira propulsionada manualmente é uma das formas mais utilizadas de locomoção entre pessoas com deficiências, porém expõe o usuário ao risco de lesão nos membros superiores e não propicia independência em todas as situações de locomoção diária. A primeira alternativa tecnológica aplicada pelo homem foi a motorização. No entanto, o uso desta não implica em melhora da mobilidade, pois leva o usuário ao sedentarismo. Neste sentido, fazendo a integração do histórico, ergonomia, biomecânica e engenharia mecatrônica, este projeto tem como objetivo o desenvolvimento do projeto conceitual ao protótipo - de uma cadeira de rodas manual com assistência motorizada complementar e proporcional à força propulsora aplicada pelo usuário. O delineamento do projeto envolveu o levantamento das evidências científicas relacionadas aos aspectos da configuração de cadeiras manuais determinantes para a melhoria do desempenho na mobilidade e conforto. A criação do conceito envolveu ainda a realização de estudos complementares dos aspectos mecânicos, ergonômicos e cinemáticos da locomoção em cadeiras manuais. O conceito do protótipo tem seus pilares na: propulsão, através de um servo-motor centralizado que atua nas duas rodas traseiras através de um diferencial mecânico, simplificando o controle da assistência motorizada; no projeto do aro propulsor ortogonal com acoplamento assimétrico com a roda em cambagem, proporcionando melhor acesso das mãos ao aro; projeto do aro propulsor, baseado em aspectos dactilo-anatômicos; projeto e configuração da cadeira, estruturada nas evoluções tecnológicas das cadeiras manuais e adaptada às características antropométricas da população brasileira; assistência motorizada controlada por um sistema de avaliação contínua da inclinação do terreno, forças aplicadas ao aro e o deslocamento angular das rodas medidos por acelerômetro, células de carga e encoder ótico, respectivamente. A efetivação do presente conceito favorece a mobilidade independente do cadeirante, podendo reduzir o custo referente ao uso prolongado de cadeiras manuais: lesão dos membros superiores e incapacidade funcional. Aprimorar a mobilidade de usuários de cadeira de rodas favorece sua independência e participação social, aspectos essenciais para a melhora da qualidade de vida. / This study proposes a new concept of ergonomic manual wheelchair with servo-controlled motor assistance. The mobility in manually propelled wheelchairs is one of the most used means of locomotion among people with disabilities, but it exposes the users to the risk of upper limb injuries and does not provide independence in all the situations of daily locomotion. The first solution applied was the use of a electric-powered motors. However, its usage does not lead to an improvement in mobility and imposes the sedentary condition to the users. Thus, by integrating of the equipment history, ergonomics, biomechanics and mechatronics engineering, this project aims to develop - from the conceptual design to the prototype - a manual wheelchair with complementary motorized assistance that is proportional to the pushing force applied by the user. The project design involved the search for scientific evidences related to the aspects of the wheelchair configuration determinants for the improvement on mobility performance and comfort. The concept creation also involved complementary studies of the mechanics, ergonomics and kinematics of manual wheelchair mobility. The fundamentals of the equipment conception are: propulsion by a servo-motor centrally located that operates the rear wheels by differential transmission. thus simplifying the motor assistance control; the design of an orthogonal handrim coupled to the a cambered wheel, that provides better access of the hands to the rim; the dactyl-anatomical design of the handrim; the wheelchair configuration designed based on the technological evolution of the manual wheelchairs and anthropometric features of the Brazilian population; motor assistance controlled by a system with real-time assessment of the ground slope, handrim forces and angular displacement of the wheels measured, respectively, by accelerometer, load cells and optical encoder. This concept favors the independent mobility of the users and may reduce the cost related to the long term use of manual wheelchairs: upper limb injuries and functional impairment. Improving the mobility of wheelchair users favors their independence and social participation, two essential aspects for the improvement in quality of life.