Made available in DSpace on 2014-06-12T15:02:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1771_1.pdf: 1285018 bytes, checksum: 5fa13cdda951f8a2d7ba2e5f3dd552ec (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A presente pesquisa buscou explorar os aspectos relacionados com a preferência de plantas nativas no uso antiinflamatório em uma comunidade rural em ambiente de Caatinga, no agreste pernambucano, utilizando o modelo de redundância utilitária para investigar a pressão de uso em plantas preferidas e a resiliência do sistema médico local no tratamento de inflamações. Para isso, foram conduzidas entrevistas semi-estruturadas com 49 moradores locais para obter informações sobre os tipos de inflamação reconhecidos, as plantas nativas preferidas e os critérios utilizados pelos moradores para a seleção dessas plantas. O presente estudo também avaliou a extração de cascas de espécies preferidas e pouco preferidas na vegetação local, e buscou explicar a preferência por meio do teor de taninos presente nas cascas dessas espécies. Os informantes identificaram 37 tipos de inflamação, sendo alguns tipos redundantes, ou seja, com um grande número de espécies, enquanto outros não apresentaram redundância. O critério mais importante indicado pelos informantes para selecionar plantas preferidas foi a eficiência dessas plantas no tratamento de diversas inflamações, o que mostra que compostos bioativos podem estar relacionados com as preferências locais, embora esta pesquisa não tenha observado diferenças no teor de taninos de cascas entre espécies preferidas e pouco preferidas. Ao avaliar a extração de cascas na vegetação local, as espécies preferidas apresentaram uma maior área de casca extraída que plantas pouco preferidas, o que corrobora com uma das predições do modelo de redundância utilitária. Das plantas nativas disponíveis, poucas foram consideradas como preferidas e, considerando que estas são as mais utilizadas, pode-se dizer que a resiliência do sistema local no tratamento de inflamações pode estar ligada ao uso destas poucas espécies. Com estes resultados, a presente pesquisa gera importantes contribuições 1) para a conservação de espécies úteis como medicinas por populações locais da Caatinga; 2) na busca de plantas potenciais para futuros estudos farmacológicos, na descoberta de novas drogas antiinflamatórias e 3) no entendimento de aspectos relacionados com a resiliência de sistemas médicos ligado ao uso de plantas por populações locais

Orientador: João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-20T15:07:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendes_TalitaFurlanetto_D.pdf: 7184988 bytes, checksum: 29a8c803f819f1b3b3740e7f74f9a7cf (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Os dados de processo, obtidos em unidades industriais, são a base para decisões que vão influir na qualidade dos produtos que gera e de ações que podem, em certos casos, afetar a segurança industrial. Quando obtidos em equipamento em escala de laboratório, são o alicerce onde se fundamentam o projeto de novos processos. Em vista disto, quanto mais próximo os valores das quantidades medidas estiverem dos valores verdadeiros correspondentes, mais acertadas e confiáveis as ações fundamentadas na sua análise. Neste trabalho, foram desenvolvidos procedimentos computacionais para reconciliação e retificação de dados de processo, que buscam obter as melhores estimativas, de acordo com algum critério, para as quantidades medidas, seguidas da obtenção de estimativas para as quantidades não-medidas observáveis. Eles são aplicáveis a balanços de massa multicomponentes, sujeitos a restrições lineares, podendo ou não ocorrer reações químicas. Estes procedimentos utilizam projeção matricial para simplificação do problema de obtenção dos ajustes das quantidades medidas, o que é feito através do método dos mínimos quadrados ponderados e dos multiplicadores de Lagrange. Do conjunto de restrições, fazem parte, as equações de balanços de massa, podendo ser incluídas restrições adicionais, como a razão de partição conhecida de um divisor de fluxo... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Process data from industrial unities are the basis to take decisions which affects the product quality and industrial security, in certain situations. When they are obtained in laboratory scale, they are the beginning of new process design. By these reasons, the actions based on their analysis will be more correct when they are nearest of their values. In this thesis, a computational procedure to reconciliate and rectify measured data and to obtain estimates of observable unmeasured quantities was developed. They are applied to multicomponent mass balances, subject to linear constrains, where can occur measured, the total flow rate is also measured. The reconciliation and rectification procedures make use of matrix projection to obtain the adjustments of measured quantities, which is done by the weighted least squares method and the Lagrange multipliers, so that the conservation laws are obeyed. Beyond the mass balance constraints, other restrictions can be included as a known split fraction of a flow splitter. In the data rectification procedure, three statistical tests are applied to the detection and/or identification of gross errors: the global test, that uses a chi-squared statistic constructed from the observed discrepancies in the constraints, and the measurement test and nodal imbalance test, whose statistics are tested against the standard normal distribution... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Propõe-se, com este trabalho, estudar numericamente se a redundância cinemática e a redundância de atuação podem ser boas alternativas para que manipuladores planares de cinemática paralela atinjam altas acelerações. Sabe-se que estes tipos de redundância promovem uma redução de singularidades do sistema robótico entre outros benefícios. No entanto, a avaliação comparativa do desempenho dinâmico de manipuladores redundantes ainda é pouco estudada. Este estudo não é trivial pois a redundância significa não somente o aumento do torque disponível, mas também que a inércia do sistema foi aumentada. A avaliação numérica deste trabalho se dará por meio do desenvolvimento de modelos cinemáticos e dinâmicos das possíveis configurações de manipuladores paralelos planares com redundância cinemática e redundância de atuação. Esta avaliação pode ser feita pela comparação entre os manipuladores redundantes e o não-redundante para desenvolver uma mesma trajetória do end-effector. Entretanto, esta avaliação é dependente da trajetória, logo esse trabalho também propõe uma avaliação através de um índice dinâmico em toda a área de trabalho dos manipuladores. / The aim of this work is to study numerically if the kinematic redundancy and the actuation redundancy can be good alternatives for parallel planar manipulators to achieve high accelerations. It is known that types of redundancy promote, among other benefits, a significant reduction in the singularities. However, the evaluation of the redundancy as a good solution to increase the dynamic performance was not studied. This study is not trivial because the redundancy means not only that there is more torque available, but also that the inertia of the system has been considerably increased. Different configurations of the redundant manipulator will be evaluated numerically through kinematic and dynamic models. This evaluation can be performed by the comparison among the non redundant manipulator and the redundant manipulators to execute the same task. This evaluation is task dependent, so this work proposes a dynamic index to desing dynamic maps over the workspace.

Propõe-se, com este trabalho, estudar numericamente se a redundância cinemática e a redundância de atuação podem ser boas alternativas para que manipuladores planares de cinemática paralela atinjam altas acelerações. Sabe-se que estes tipos de redundância promovem uma redução de singularidades do sistema robótico entre outros benefícios. No entanto, a avaliação comparativa do desempenho dinâmico de manipuladores redundantes ainda é pouco estudada. Este estudo não é trivial pois a redundância significa não somente o aumento do torque disponível, mas também que a inércia do sistema foi aumentada. A avaliação numérica deste trabalho se dará por meio do desenvolvimento de modelos cinemáticos e dinâmicos das possíveis configurações de manipuladores paralelos planares com redundância cinemática e redundância de atuação. Esta avaliação pode ser feita pela comparação entre os manipuladores redundantes e o não-redundante para desenvolver uma mesma trajetória do end-effector. Entretanto, esta avaliação é dependente da trajetória, logo esse trabalho também propõe uma avaliação através de um índice dinâmico em toda a área de trabalho dos manipuladores. / The aim of this work is to study numerically if the kinematic redundancy and the actuation redundancy can be good alternatives for parallel planar manipulators to achieve high accelerations. It is known that types of redundancy promote, among other benefits, a significant reduction in the singularities. However, the evaluation of the redundancy as a good solution to increase the dynamic performance was not studied. This study is not trivial because the redundancy means not only that there is more torque available, but also that the inertia of the system has been considerably increased. Different configurations of the redundant manipulator will be evaluated numerically through kinematic and dynamic models. This evaluation can be performed by the comparison among the non redundant manipulator and the redundant manipulators to execute the same task. This evaluation is task dependent, so this work proposes a dynamic index to desing dynamic maps over the workspace.

Manipuladores paralelos apresentam inércia reduzida, o que lhes permite alcançar altas acelerações e melhor eficiência energética. Porém, frequentemente seu espaço de trabalho possui desempenho pouco uniforme. De fato, a presença de singularidades paralelas é um forte limitante para essa arquitetura robótica. A redundância de atuação já é conhecida como uma alternativa para essa questão. Enquanto que a redundância cinemática ainda não possui consequências claras. Um manipulador com esse tipo de redundância apresenta um número de graus de liberdade do end-effector menor que o número de graus de liberdade do mecanismo como um todo. Considerando essa lacuna, o objetivo desse mestrado é analisar a influência da redundância cinemática no desempenho de manipuladores paralelos através de simulações e testes experimentais. Tal estudo não é trivial, uma vez que com o maior número de atuadores e graus de liberdade, é adicionada também inércia ao sistema. Foram definidas métricas para avaliar o quão favorável é uma dada posição e, com elas, estratégias de resolução de redundância foram analisadas. A estratégia principal proposta se compõe por duas etapas. No primeiro passo, é definida uma movimentação na qual a posição a cada instante é ótima segundo uma dada métrica de desempenho multiobjetivo. Isso resulta em um movimento de referência que em geral possui altas acelerações. Na segunda etapa, aplica-se uma otimização global, procurando manter um compromisso de proximidade com o movimento de referência e com os níveis de aceleração. Além deste, foram aplicados diversos métodos de otimização local (onde a cinemática inversa é resolvida para cada instante isoladamente) e uma estratégia global truncada. Essas opções foram comparadas numericamente e experimentalmente, trazendo uma resposta objetiva da influência da redundância cinemática no manipulador paralelo. A campanha experimental foi realizada em uma protótipo construído no Laboratório de Dinâmica da Escola de Engenharia de São Carlos. Esse protótipo consiste em um manipulador paralelo planar com 6 graus de liberdade, tendo assim, até 3 graus de redundância para a movimentação no plano. Têm-se 6 motores rotativos para atuá-los, sendo 3 deles acoplados a guias lineares com fusos para obtenção de atuação linear. O acionamento ou não destas guias define o grau de redundância do sistema, garantindo a versatilidade do protótipo. / As a consequence of their reduced inertia, parallel manipulators present superior energetic efficiency and they are able to reach high accelerations. Nevertheless, their workspace has a poorly uniform performance. Indeed, the presence of parallel singularities is a strong limitant for this kind of robots. On the one hand, actuation redundancy is well-known as a good choice in an effort to solve this issue. On the other hand, kinematic redundancy still have unclear consequences on this matter. A kinematically redundant manipulator presents an end-effector with fewer degrees of freedom than the mechanism as a whole. Considering this gap, the objective of this research is to analyze the influence of kinematic redundancy on the performance of parallel manipulators through simulations and experimental tests. This issue turns out to be complex, once traveling actuators sum additional inertia to the system. Metrics are defined in order to evaluate how favourable is a given position, and redundancy resolution strategies are analyzed using them. The main proposed strategy is composed of two steps. In the first one, a movement is defined so that the position for each instant is optimum for a given multiobjective performance metric. This procedure delivers a refererence movement which generally presents high accelerations. On the second step, a global optimization is applied, seeking for a trade-off between the proximity to the reference and the acceleration levels. In addition, several local methods (which resolve the inverse kinematics for each instant independently) and one truncated global strategy were addressed. These configurations were compared numerically and experimentally, delivering a objective analysis of the influence of kinematic redundancy on the performance of the parallel manipulator. The experimental campaign was executed with a physical prototype built at the São Carlos School of Engineering. This is a planar manipulator with 6 degrees of freedom, consequently presenting up to 3 degrees of redundancy. The mechanism is actuated by 6 rotating motors, of which 3 are coupled to leadscrews, resulting in linear actuators. These leadscrews can be locked, defining different degrees of redundancy and granting the versatility of the prototype.

Manipuladores paralelos apresentam inércia reduzida, o que lhes permite alcançar altas acelerações e melhor eficiência energética. Porém, frequentemente seu espaço de trabalho possui desempenho pouco uniforme. De fato, a presença de singularidades paralelas é um forte limitante para essa arquitetura robótica. A redundância de atuação já é conhecida como uma alternativa para essa questão. Enquanto que a redundância cinemática ainda não possui consequências claras. Um manipulador com esse tipo de redundância apresenta um número de graus de liberdade do end-effector menor que o número de graus de liberdade do mecanismo como um todo. Considerando essa lacuna, o objetivo desse mestrado é analisar a influência da redundância cinemática no desempenho de manipuladores paralelos através de simulações e testes experimentais. Tal estudo não é trivial, uma vez que com o maior número de atuadores e graus de liberdade, é adicionada também inércia ao sistema. Foram definidas métricas para avaliar o quão favorável é uma dada posição e, com elas, estratégias de resolução de redundância foram analisadas. A estratégia principal proposta se compõe por duas etapas. No primeiro passo, é definida uma movimentação na qual a posição a cada instante é ótima segundo uma dada métrica de desempenho multiobjetivo. Isso resulta em um movimento de referência que em geral possui altas acelerações. Na segunda etapa, aplica-se uma otimização global, procurando manter um compromisso de proximidade com o movimento de referência e com os níveis de aceleração. Além deste, foram aplicados diversos métodos de otimização local (onde a cinemática inversa é resolvida para cada instante isoladamente) e uma estratégia global truncada. Essas opções foram comparadas numericamente e experimentalmente, trazendo uma resposta objetiva da influência da redundância cinemática no manipulador paralelo. A campanha experimental foi realizada em uma protótipo construído no Laboratório de Dinâmica da Escola de Engenharia de São Carlos. Esse protótipo consiste em um manipulador paralelo planar com 6 graus de liberdade, tendo assim, até 3 graus de redundância para a movimentação no plano. Têm-se 6 motores rotativos para atuá-los, sendo 3 deles acoplados a guias lineares com fusos para obtenção de atuação linear. O acionamento ou não destas guias define o grau de redundância do sistema, garantindo a versatilidade do protótipo. / As a consequence of their reduced inertia, parallel manipulators present superior energetic efficiency and they are able to reach high accelerations. Nevertheless, their workspace has a poorly uniform performance. Indeed, the presence of parallel singularities is a strong limitant for this kind of robots. On the one hand, actuation redundancy is well-known as a good choice in an effort to solve this issue. On the other hand, kinematic redundancy still have unclear consequences on this matter. A kinematically redundant manipulator presents an end-effector with fewer degrees of freedom than the mechanism as a whole. Considering this gap, the objective of this research is to analyze the influence of kinematic redundancy on the performance of parallel manipulators through simulations and experimental tests. This issue turns out to be complex, once traveling actuators sum additional inertia to the system. Metrics are defined in order to evaluate how favourable is a given position, and redundancy resolution strategies are analyzed using them. The main proposed strategy is composed of two steps. In the first one, a movement is defined so that the position for each instant is optimum for a given multiobjective performance metric. This procedure delivers a refererence movement which generally presents high accelerations. On the second step, a global optimization is applied, seeking for a trade-off between the proximity to the reference and the acceleration levels. In addition, several local methods (which resolve the inverse kinematics for each instant independently) and one truncated global strategy were addressed. These configurations were compared numerically and experimentally, delivering a objective analysis of the influence of kinematic redundancy on the performance of the parallel manipulator. The experimental campaign was executed with a physical prototype built at the São Carlos School of Engineering. This is a planar manipulator with 6 degrees of freedom, consequently presenting up to 3 degrees of redundancy. The mechanism is actuated by 6 rotating motors, of which 3 are coupled to leadscrews, resulting in linear actuators. These leadscrews can be locked, defining different degrees of redundancy and granting the versatility of the prototype.

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-02T03:25:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moras_CelsoFabricio_M.pdf: 7915946 bytes, checksum: a615583c692ad5c449cb3ba26ce08763 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Em uma economia globalizada e competitiva, com regras modernas de segurança, leis ambientais e de responsabilidade, o avanço da tecnologia permite o desenvolvimento de equipamentos e sistemas cada vez mais complexos, capazes de satisfazer as exigências impostas e competir com os concorrentes existentes no mercado, sendo um dos parâmetros de diferença, a confiabilidade do produto ou sistema. Assim, durante o desenvolvimento do mesmo, a quantificação da confiabilidade e de parâmetros associados faz-se necessária, visto que a mesma influi no aspecto da vida de um produto ou sistema. Contudo, na maioria das vezes, a obtenção do seu valor é aproximado, adotando-se critérios de independência de componentes, ou a não inclusão de dados relacionados com manutenção. Visando a obtenção de valores de confiabilidade, considerando os dados mencionados, foi desenvolvida uma metodologia que, utilizando como base a teoria de Processos Estocásticos Markovianos, utiliza diretamente os conceitos de taxa de falha e de reparo, permitindo a inclusão da Curva da Banheira, e das dependências e dos dados de manutenção do produto ou sistema. Assim, a partir dos mesmos, obtém-se um sistema de equações diferenciais que, pela sua resolução, fornece um valor mais realista da confiabilidade e dos parâmetros associados, a disponibilidade e o MTTF do produto ou sistema analisado / Abstract: In the globalized and competitive economy, with modern security rules, environment and responsability laws, the advance of technology allows the development of equipments and systems more and more complex. They have to be able to satisfy imposed requeriments and to compete with existing market competitor. One of the market differentials is the product or system reliability. In the course of the product development, the reliability evaluation and its associated measures is required, because of its influence on the product or system life. However, most of times, the reliability evaluation is approximated, using the role of independency of the components, or not considering the maintenance data. To allow the reliability evaluation considering the criterions mentioned, a methodology based on the theory of Markovian stochastic process was developed. It makes use of the concepts of failure and repair rates, including the bathtub curves, and the dependencies and the maintenance data of the components of the product or system. Considering the previous statements, a system of ordinary differential equations is obtained, and its solution provides a more realistic value of the reliability and associated measures, the availability and MTTF of the product or systems in analysis / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

The use of robotic manipulators in industrial applications is continuously growing. Therefore, the proposal of novel kinematic architectures for robotic manipulators can be a strategy for coping with the required performance of specific tasks. On this matter, the parallel manipulators represent an alternative to fulfill this gap. The objective of this manuscript is to prove that the energy efficiency of parallel manipulators can be increased by the use of kinematic redundancy. Due to the presence of kinematic redundancy, the number of solutions to the inverse kinematics problem become infinite. Hence, a redundancy resolution scheme is required to select a suitable one among the infinite solutions. In this work, a model predictive control (MPC) based method is proposed as redundancy resolution scheme. This proposal is evaluated numerically and experimentally by comparing the energy consumption of non-redundant and kinematically redundant manipulators during the execution of pre-defined tasks. The non-redundant manipulator under study is the planar parallel 3RRR manipulator. This manipulator consists of three identical kinematic chains containing one active revolute joint and two passive revolute joints. Kinematic redundancies were added to the manipulator by including one active prismatic joint in each kinematic chain. In this way, the kinematically redundant manipulator under study is the planar parallel 3PRRR manipulator. By activating or locking the prismatic joints, up to three levels of kinematic redundancy can be evaluated. Numerical kinematic and dynamic models of the manipulators under study were derived not only for their numerical evaluation but also for the derivation of the model-based redundancy resolution scheme. Experimental data was acquired using the prototype built at the Laboratory of Dynamics at São Carlos School of Engineering at University of São Paulo. This experimental data was exploited for assessing the usability of the MPC for deriving a redundancy resolution scheme and for evaluating the impact of several levels of kinematic redundancy on the manipulator\'s energy consumption. Based on this data, one can conclude that MPC can be a suitable alternative for solve redundancy resolution problems and that the redundant parallel manipulators presented a lower energy consumption than the non-redundant one to execute the pre-defined tasks. The rate of reduction on the energy consumption achieved by the redundant manipulators varied between 6% and 60% depending on the task. Nevertheless, the numerical and experimental data presented differences in some particular cases. / O número de aplicações realizadas pelos manipuladores robóticos cresce continuamente. Assim, o desenvolvimento de novas arquiteturas para os manipuladores robóticos mais adaptadas a aplicações concretas é necessário. Destarte, os manipuladores paralelos constituem uma alternativa a ser considerada. O objetivo deste texto é provar que a eficiência energética dos manipuladores paralelos pode ser incrementada por meio da redundância cinemática. A presença de redundância cinemática implica um número infinito de soluções no problema da cinemática inversa. Logo, é precisso um esquema de resolução de redundância para escolher uma das soluções. No presente texto, um método baseado no modelo de controle preditivo (MPC), é proposto como esquema de resolução de redundância. Esta proposta é avaliada tanto numérica como experimentalmente comparando o consumo energético dos manipuladores não redundante e redundantes durante a execução de umas trajetórias predefinidas. O manipulador paralelo não redundante estudado é o 3RRR. Este manipulador é composto por três cadeias cinemáticas idênticas que incluem uma junta rotativa ativa e duas juntas rotativas passivas. Redundâncias cinemáticas foram adicionadas ao manipulador incluindo uma junta prismática ativa em cada uma das três cadeias cinemáticas, obtendo assim, o manipulador redundante 3PRRR. Ativando ou bloqueando as juntas prismáticas podem ser avaliados até três níveis de redundância cinemática. Modelos matemáticos dos manipuladores foram propostos tanto para a estabelecer uma avaliação numérica como para a dedução do esquema de resolução de redundância. Um protótipo do manipulador 3PRRR construído na Escola da Engenharia de São Carlos foi usado para realizar os experimentos. Os dados experimentais foram utilizados para comprovar a utilidade do MPC como esquema de resolução de redundância, e para avaliar os efeitos da redundância cinemática no consumo energético. Com fundamento nos resultados é possível concluir que o MPC pode ser uma alternativa adequada para resolver problemas de resolução de redundância e que os manipuladores paralelos redundantes apresentaram um menor consumo energético para realizar a mesma tarefa quando comparados aos não redundante. A taxa de redução da energia em favor dos manipuladores redundantes varia entre 6% e 60% dependendo da tarefa. Por outro lado, a análise numérica mostrou discrepâncias com a análise experimental em certas circunstâncias.

The use of robotic manipulators in industrial applications is continuously growing. Therefore, the proposal of novel kinematic architectures for robotic manipulators can be a strategy for coping with the required performance of specific tasks. On this matter, the parallel manipulators represent an alternative to fulfill this gap. The objective of this manuscript is to prove that the energy efficiency of parallel manipulators can be increased by the use of kinematic redundancy. Due to the presence of kinematic redundancy, the number of solutions to the inverse kinematics problem become infinite. Hence, a redundancy resolution scheme is required to select a suitable one among the infinite solutions. In this work, a model predictive control (MPC) based method is proposed as redundancy resolution scheme. This proposal is evaluated numerically and experimentally by comparing the energy consumption of non-redundant and kinematically redundant manipulators during the execution of pre-defined tasks. The non-redundant manipulator under study is the planar parallel 3RRR manipulator. This manipulator consists of three identical kinematic chains containing one active revolute joint and two passive revolute joints. Kinematic redundancies were added to the manipulator by including one active prismatic joint in each kinematic chain. In this way, the kinematically redundant manipulator under study is the planar parallel 3PRRR manipulator. By activating or locking the prismatic joints, up to three levels of kinematic redundancy can be evaluated. Numerical kinematic and dynamic models of the manipulators under study were derived not only for their numerical evaluation but also for the derivation of the model-based redundancy resolution scheme. Experimental data was acquired using the prototype built at the Laboratory of Dynamics at São Carlos School of Engineering at University of São Paulo. This experimental data was exploited for assessing the usability of the MPC for deriving a redundancy resolution scheme and for evaluating the impact of several levels of kinematic redundancy on the manipulator\'s energy consumption. Based on this data, one can conclude that MPC can be a suitable alternative for solve redundancy resolution problems and that the redundant parallel manipulators presented a lower energy consumption than the non-redundant one to execute the pre-defined tasks. The rate of reduction on the energy consumption achieved by the redundant manipulators varied between 6% and 60% depending on the task. Nevertheless, the numerical and experimental data presented differences in some particular cases. / O número de aplicações realizadas pelos manipuladores robóticos cresce continuamente. Assim, o desenvolvimento de novas arquiteturas para os manipuladores robóticos mais adaptadas a aplicações concretas é necessário. Destarte, os manipuladores paralelos constituem uma alternativa a ser considerada. O objetivo deste texto é provar que a eficiência energética dos manipuladores paralelos pode ser incrementada por meio da redundância cinemática. A presença de redundância cinemática implica um número infinito de soluções no problema da cinemática inversa. Logo, é precisso um esquema de resolução de redundância para escolher uma das soluções. No presente texto, um método baseado no modelo de controle preditivo (MPC), é proposto como esquema de resolução de redundância. Esta proposta é avaliada tanto numérica como experimentalmente comparando o consumo energético dos manipuladores não redundante e redundantes durante a execução de umas trajetórias predefinidas. O manipulador paralelo não redundante estudado é o 3RRR. Este manipulador é composto por três cadeias cinemáticas idênticas que incluem uma junta rotativa ativa e duas juntas rotativas passivas. Redundâncias cinemáticas foram adicionadas ao manipulador incluindo uma junta prismática ativa em cada uma das três cadeias cinemáticas, obtendo assim, o manipulador redundante 3PRRR. Ativando ou bloqueando as juntas prismáticas podem ser avaliados até três níveis de redundância cinemática. Modelos matemáticos dos manipuladores foram propostos tanto para a estabelecer uma avaliação numérica como para a dedução do esquema de resolução de redundância. Um protótipo do manipulador 3PRRR construído na Escola da Engenharia de São Carlos foi usado para realizar os experimentos. Os dados experimentais foram utilizados para comprovar a utilidade do MPC como esquema de resolução de redundância, e para avaliar os efeitos da redundância cinemática no consumo energético. Com fundamento nos resultados é possível concluir que o MPC pode ser uma alternativa adequada para resolver problemas de resolução de redundância e que os manipuladores paralelos redundantes apresentaram um menor consumo energético para realizar a mesma tarefa quando comparados aos não redundante. A taxa de redução da energia em favor dos manipuladores redundantes varia entre 6% e 60% dependendo da tarefa. Por outro lado, a análise numérica mostrou discrepâncias com a análise experimental em certas circunstâncias.

Submitted by Geyciane Santos (geyciane_thamires@hotmail.com) on 2015-07-23T12:57:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Mauro Lopes de Freitas.pdf: 1646151 bytes, checksum: a4f17991e9db7da2871b0c711b18f484 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-23T18:44:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Mauro Lopes de Freitas.pdf: 1646151 bytes, checksum: a4f17991e9db7da2871b0c711b18f484 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-23T18:47:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Mauro Lopes de Freitas.pdf: 1646151 bytes, checksum: a4f17991e9db7da2871b0c711b18f484 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-23T18:47:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Mauro Lopes de Freitas.pdf: 1646151 bytes, checksum: a4f17991e9db7da2871b0c711b18f484 (MD5) Previous issue date: 2014-09-25 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / systems, mostly due to their welldefined structure and blockwise encoding. Among the main challenges encountered by mobile applications, there is an inherent interblock interference, due to superpositions of delayed signal copies, which is commonly eliminated with the addition of redundancy between adjacent data blocks. In addition to that, channel equalization is also usually employed, in order to further mitigate channel interferences. However, the amount of redundancy may be overestimated, which opens an opportunity for reduced-redundancy superfast transceivers, whose features include high spectral efficiency and low computational cost. Although the superfast approach aims at achieving low complexity, equalizer-coefficient updates are still very complex tasks due to channel variations, and most designs do not employ methodologies for computational-effort reduction. The present work addresses this problem and proposes a new design strategy for block-based transceivers, which provides semiblind equalization with data-selective update, besides the possibility of a generalized approach, based on the fast Fourier transform and diagonal matrices. Simulation results show that our approach updates less than 60% of the equalizer coefficients duringsupervised and blind period and maintain a competitive throughput for single-carrier and multicarrier transmissions. / Atualmente, os transceptores multicanais baseados em blocos são largamente utilizados em sistemas de comunicação sem fio, muito devido a sua estrutura bem definida e ao blockwise encoding. A respeito dos principais problemas encontrados em aplicações móveis, podemos destacar a interferência entre blocos, em decorrência da superposição de cópias atrasadas do sinal, a qual é usualmente eliminada com a adição de uma quantidade de redundância entre blocos de dados adjacentes. Adicionalmente, a equalização é comumente aplicada para mitigar o efeito do canal. Entretanto, a quantidade de redundância pode estar superestimada, abrindo oportunidade para a utilização de transceptores multicanais super-rápidos e com redundância reduzida, que possuem como característica uma alta eficiência espectral e baixa complexidade computacional. Entretanto, a abordagem super-rápida ainda possui uma alta complexidade para atualizar os coeficientes de equalização e a maioria das arquiteturas propostas não utilizam metodologias visando à redução do número de operações. O trabalho atual trata este problema e propõe uma nova arquitetura para tranceptores multicanais com transmissão em blocos, que se utiliza de uma equalização semi-cega com seleção de dados, além da abordagem generalizada, baseadas em transformadas rápidas de Fourier e matrizes diagonais. Os resultados das simulações demonstram que a abordagem permite atualizar menos de 60% dos coeficientes de equalização durante o período supervisionado e não supervisionado de equalização e manter a taxa de saída competitiva para sistemas monoportadora e multiportadora.