O trabalho apresenta uma comparação entre protocolos de comunicação tolerantes a falha, TTP/C e Flexray, utilizando um simulador de tempo real, propondo modelar uma aplicação brake-by-wire tolerante a falhas que gere uma intensa troca de dados validando a comparação. O presente trabalho toma como base um modelo de um sistema de freio antitravamento (ABS - Antilock Brake System) para uma única roda, de Michaels e Quinn (1997), estendendo tal trabalho ao desenvolvimento de uma aplicação brake-by-wire, composta basicamente de 5 nós, sendo um controlador central e 4 nós locais apara as rodas do veículo. Após uma breve descrição introdutória sobre os conceitos básicos necessários para entender o projeto, a aplicação brake-by-wire será apresentada. Posteriormente serão apresentados conceitos de funcionamento da aplicação, tolerância a falha, controle de frenagem, entre outros. A modelagem e simulação do sistema foi realizada na ferramenta computacional TrueTime baseada no Matlab/Simulink, utilizando kernels de tempo real. A simulação demonstra os diferentes comportamentos da aplicação quando protocolos TTP/C e Flexray variam em largura de banda e taxa de utilização do barramento. Foi inserido um nó de interferência na rede, visando verificar o comportamento de tais protocolos com um trafego mais intenso na rede. Os resultados obtidos com a simulação de tempo real demonstram que o protocolo TTP/C apresentou um comportamento mais estável e seguro para tal aplicação considerada de tempo real crítico.

Este trabalho apresenta a implementação e comparação de três técnicas distintas de visão computacional tridimensional a saber: Visão estéreo: correlação de imagens bidimensionais (2D); Fusão sensorial - uso de sensores distintos: câmera 2D + sensor de ultra-som unidimensionais (1D); Iluminação estruturada. Os algoritmos de visão computacional apresentados são basicamente implementações de trabalhos anteriores, realizados a partir de técnicas atualizadas de comprovada eficiência. As principais características avaliadas durante o estudo comparativo entre as três técnicas são: carga computacional (tempo de obtenção do dado 3D); Influência do meio (ruído devido a uma iluminação não uniforme, ofuscamentos, sombras); custo da infra-estrutura para cada técnica; análise de incertezas, precisão (repetibilidade) e acuidade. Optou-se pelo uso do software Matlab versão 5.1 para a implementação dos algoritmos, dada a facilidade de programação e depuração, além de ser muito difundido e utilizado no meio acadêmico, permitindo que os resultados desse trabalho sejam reproduzidos e verificados. São apresentados exemplos de visão tridimensional aplicados a tarefas de montagem robotizada do tipo pick-and-place".

Esta tese trata da aplicação de múltiplas redes neurais em sistemas mecatrônicos. É mostrado que as múltiplas redes neurais devem ser treinadas em seqüência, tal que aprendizado acumulativo possa ser obtido sem a necessidade de um coordenador geral. Este método de treinamento pode manter o aprendizado já adquirido pelas redes neurais, que foram treinadas primeiramente, enquanto novo aprendizado pode ser obtido pelas redes neurais, que foram adicionadas e treinadas posteriormente. A saída de todas as redes é simplesmente somada para produzir a saída da estrutura neural. A estrutura proposta de múltiplas redes neurais é aplicada em dois tipos de sistemas mecatrônicos: a) para controlar a posição de um sistema com uma haste flexível e b) para criar uma matriz de representação comprimida, que é usada no planejamento de trajetórias de um robô móvel considerando o desvio de obstáculos dinâmicos. Para o sistema com uma haste flexível, o uso de múltiplas redes neurais em três tipos de estruturas de controle do tipo Feedback-Error-Learning é investigado: IDML (Inverse Dynamic Model Learning), NRL (Nonlinear Regulator Learning) e Referência Atrasada. Para o problema de planejamento de trajetórias de um robô móvel, primeiramente a técnica Reinforcement Learning é usada para adquirir o aprendizado necessário na decisão de como desviar de obstáculos dinâmicos. Este aprendizado é codificado em uma matriz. Então as múltiplas redes neurais são usadas para criar uma representação mais comprimida desse aprendizado com uma pequena degradação da resolução.

A manipulação de materiais é uma das tarefas em que comumente empregam-se robôs para substituir o trabalho humano, dadas algumas vantagens como: maior precisão na manipulação de cargas e maior velocidade de execução da tarefa, bem como por aumentar a segurança do operador. Apesar dessas vantagens, os dispositivos robóticos são largamente empregados apenas em situações em que velocidade e precisão são indispensáveis, em outros casos, os equipamentos convencionais (como talhas, gruas e macacos hidráulicos) e os dispositivos específicos (aqueles fazem uso de molas e contrapesos), vêm sendo utilizados nas tarefas cotidianas, principalmente pelo fato de, entre outros, serem menos dispendiosos. Comparando-se estas duas soluções disponíveis, tem-se que os equipamentos tradicionais, apesar de sua simplicidade e versatilidade de movimentação, apresentam limitações quando são exigidas precisão e eficiência, enquanto os dispositivos robóticos apresentam alta complexidade tanto no projeto quanto na operação, representando uma solução cara e com movimentação restrita pela programação. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo estudar e propor uma solução intermediária entre a solução convencional e a robótica. O foco do estudo é o projeto de um dispositivo simplificado, que faz uso de molas e de um sistema de alavanca para manipular cargas. Um estudo preliminar desse mecanismo mostrou imperfeições quanto à força de contrabalanceamento. Com o intuito de corrigir esse erro foi usado um sistema de controle, que é constituído por um motor elétrico, um mecanismo de correção, sensores e um módulo controlador. O dispositivo proposto apresenta um controle simplificado, vez que a movimentação é feita exclusivamente pelo operador, possibilitando assim que o dispositivo apresente um baixo consumo de energia. Um protótipo é desenvolvido e os testes demonstraram a eficácia da solução. / The material handling is one task in which robot is commonly employed to replace the human work because it has some advantages such as, higher precision in the handling and higher speed of the task, and to increase operator safety. Despite these advantages, the robotic device is most employed only in situation that speed and precision are essential; in other cases, the conventional equipments (such as hydraulic jacks, cranes and pulley systems) and the specific device (which use springs and counterweight), have been used in daily tasks mainly because of they are less expensive. Comparing these two solutions, it is possible to say that the conventional devices, despite its simplicity and guidance, have limitations when the task requires precision and speed, while the robotic solution has higher complexity in both design and in operation, representing an expensive solution with a programming that restrict the movement. In this context, the present work has the objective the study and development of an intermediate solution between the conventional solution and the robotic device. The proposed study is based on a simplified device, which uses springs and a lever system to handle material. A preliminary study on this mechanism shows imperfections in balance force. In order to correct this error, a control system is used. The control system is constituted by an electric motor, a correcting mechanism, sensors and a controller. The proposed device presents simple control because movements are responsibility of the human operator moreover presents low power consumption, due to the use of springs. A prototype is developed and tests demonstrate the effectiveness of the solution.

A automação de cirurgias é uma realidade que tem contribuído para a melhoria de qualidade e eficiência tão necessárias na área de saúde. O projeto de uma serra ortopédica conduzida por um sistema robótico foi idealizado com base em uma necessidade de se desenvolver um sistema que permite um médico automatizar processos cirúrgicos envolvendo manipulação de membros. Neste contexto, o trabalho proposto apresenta o desenvolvimento de uma estratégia de controle para o movimento translacional desta serra mecatrônica, uma vez que este é o movimento mais complexo da serra. Para o desenvolvimento desta estratégia de controle, o índice de desempenho - sobresinal - é o parâmetro que deve ser controlado para se evitar um avanço brusco do suporte das lâminas da serra. O monitoramento do comportamento desse parâmetro é feito através de um sensor de força que será inserido na serra mecatrônica, já que a força de corte também fornece a condição de parada da serra. Os resultados obtidos em laboratório e via simulação mostraram que a estratégia de controle adotada foi satisfatória, pois se verificou que a resposta do sistema eliminou o índice de sobresinal, o que equivale dizer que a força de corte foi devidamente monitorada pelo sensor e assim, o programa de controle consegue indicar o momento exato de parada da serra.