Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial / Made available in DSpace on 2012-10-19T10:16:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T21:45:51Z : No. of bitstreams: 1 183263.pdf: 28557851 bytes, checksum: 52f26fab858917fd807da0454de4317e (MD5) / Este trabalho apresenta uma metodologia para a avaliação de desempenho de robôs industriais, baseada na utilização de um braço de medição portátil. A principal motivação para o desenvolvimento deste trabalho é realização da avaliação de desempenho de um robô industrial que esta em desenvolvimento na Universidade Federal de Santa Catarina. Um estudo sobre as características que definem o desempenho de robôs industriais, assim como os principais sistemas para a avaliação de desempenho são apresentados. A metodologia consiste basicamente em fazer medições com o braço de medição em um flange, especialmente projetado e fabricado, acoplado à interface mecânica de um robô e analisar os dados a partir de um algoritmo de cálculo. A avaliação metrológica do sistema de medição é apresentada, utilizando diversos tipos de padrões e simulação computacional. A metodologia proposta mostrou-se satisfatória para a realização da avaliação de desempenho de robôs, especialmente para as características do robô em desenvolvimento na Universidade Federal de Santa Catarina.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T02:58:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:39:16Z : No. of bitstreams: 1 161535.pdf: 3248895 bytes, checksum: c74ee7b2202f810f5d234b299c7786c2 (MD5) / Os objetivos deste trabalho são o estudo da modelagem de De Luca e Manes, que inclui restrições cinemáticas e dinâmicas para tarefas nas quais o robô tem contato com o meio e o estudo de controladores avançados, como o controle de Dois Graus de Liberdade (2DOF, INV+2DOF) e o controle a Estrutura Variável com modos deslizantes (EV). Foram abordados o controle de posição simplesmente e o controle híbrido de força-posição, ambos baseados nesta nova modelagem. Os controladores estudados foram aplicados tanto em nível de simulação como de implementação. Dos resultados de controle de posição, verifica-se que o desempenho dos controladores é similar, mas na presença de incertezas e perturbações os controladores 2DOF e INV+2DOF apresentam erro nulo em regime permanente, característica não presente no controle a EV. As simulações no controle híbrido de força mostram um melhor desempenho do controle a EV sobre estratégias como o PD, I ou 2DOF na presença de incertezas na modelagem.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T03:39:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 266556.pdf: 5638476 bytes, checksum: 67fe310f60e50686f2074c2e5944dfd3 (MD5) / O presente trabalho aborda o retrofitting de manipuladores, através de uma proposta de modelo de referência para o desenvolvimento de controladores de robôs com arquitetura totalmente aberta. O enfoque principal é o desenvolvimento de um padrão de arquitetura funcional organizada em uma estrutura hierárquica, levando em consideração os requisitos e as tendências atuais para o desenvolvimento dessa modalidade de sistema. Esta dissertação pode ser dividida em três grandes etapas. A primeira, denominada de planejamento, estuda os requisitos, as definições e as categorias de controladores de arquitetura aberta e apresenta uma proposta de modelo de referência para o desenvolvimento de controladores de robôs. Na segunda etapa, nomeada de desenvolvimento, ocorre a criação integral de um controlador de robôs (i.e., do software, middleware, hardware e firmware) com arquitetura totalmente aberta. Baseando-se no modelo de referência proposto, enfatizando as tarefas de controle de posição e força. Por fim, apresenta-se a etapa de validação e experimentação, com a aplicação do controlador de robôs desenvolvido no manipulador industrial REIS Rv15 e a incorporação de um transdutor de força ao sistema. Assim, validando o retrofitting do manipulador com a implantação de uma estrutura de controle indireto de força. A concepção de controlador desenvolvida cumpriu os seguintes requisitos: alta capacidade de processamento, baixo custo, conectividade com outros sistemas, disponibilidade de acesso remoto, facilidade de manutenção, flexibilidade no desenvolvimento de algoritmos, integração com um computador pessoal e programação em alto nível. O estudo realizado neste trabalho agrega ao Laboratório de Robótica (LAR) o conhecimento integral da estrutura interna de um controlador de robôs com arquitetura aberta. Dessa forma, aumentando potencialmente as possibilidades de estudos na área da robótica, com um custo significativamente inferior as soluções disponíveis no mercado.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:23:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 210658.pdf: 4194370 bytes, checksum: f0e949e5c9e6b278ce0af13f605debba (MD5) / Este trabalho trata do problema de controle de posição de robôs manipuladores com acionamento hidráulico. Tais robôs possuem grande potencial de aplicação nas indústrias de construção, equipamentos agrícolas, equipamentos de transporte e manuseio de materiais, equipamentos de mineração, manufatura, siderurgia, metalurgia, aviação, marinha e lazer, devido às vantagens de alta relação torque/dimensão e da flexibilidade de instalação de seus atuadores. Entretanto, existem diversas dificuldades para a obtenção de respostas precisas quando os atuadores são hidráulicos. Dentre elas, pode-se citar as dinâmicas pouco amortecidas, a não linearidade de zona morta das válvulas de controle, o atrito nas vedações dos atuadores, a obtenção dos parâmetros do sistema e, além disto, o forte acoplamento entre as dinâmicas não lineares do atuador e do braço mecânico em robôs hidráulicos. No levantamento do estado da arte de robôs hidráulicos, nota-se que os poucos controladores de robôs hidráulicos propostos na literatura atualizada não tratam de todas as dificuldades de controle. Então, desenvolve-se um modelo não linear de 5a ordem para o robô acionado hidraulicamente, incluindo-se a dinâmica do atrito baseada na microdeformação das rugosidades das superfícies em contato. A partir da observação do comportamento dinâmico das pressões nos orifícios das válvulas, propõe-se uma metodologia para identificação e compensação da zona morta em válvulas direcionais proporcionais. Com base no modelo do robô, utiliza-se a estratégia de controle em cascata que permite a divisão em dois subsistemas: o subsistema hidráulico e o subsistema mecânico. O controlador em cascata mostra-se adequado na implementação de técnicas de controle para compensação das dificuldades dinâmicas inerentes a cada subsistema, permite a compensação direta do atrito no subsistema mecânico e a utilização de um esquema centralizado para tratar do acoplamento dinâmico. Foi realizada a análise da estabilidade do sistema completo em malha fechada, com controlador cascata e observador de atrito, através do método direto de Lyapunov. Para fins de implementação experimental dos algoritmos de controle desenvolvidos, foi construído o protótipo de um robô manipulador acionado hidraulicamente. Resultados teóricos e experimentais mostram a validade e as características do controle em cascata proposto.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:21:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247304.pdf: 5638476 bytes, checksum: 67fe310f60e50686f2074c2e5944dfd3 (MD5) / O presente trabalho aborda o retrofitting de manipuladores, através de uma proposta de modelo de referência para o desenvolvimento de controladores de robôs com arquitetura totalmente aberta. O enfoque principal é o desenvolvimento de um padrão de arquitetura funcional organizada em uma estrutura hierárquica, levando em consideração os requisitos e as tendências atuais para o desenvolvimento dessa modalidade de sistema. Esta dissertação pode ser dividida em três grandes etapas. A primeira, denominada de planejamento, estuda os requisitos, as definições e as categorias de controladores de arquitetura aberta e apresenta uma proposta de modelo de referência para o desenvolvimento de controladores de robôs. Na segunda etapa, nomeada de desenvolvimento, ocorre a criação integral de um controlador de robôs (i.e., do software, middleware, hardware e firmware) com arquitetura totalmente aberta. Baseando-se no modelo de referência proposto, enfatizando as tarefas de controle de posição e força. Por fim, apresenta-se a etapa de validação e experimentação, com a aplicação do controlador de robôs desenvolvido no manipulador industrial REIS Rv15 e a incorporação de um transdutor de força ao sistema. Assim, validando o retrofitting do manipulador com a implantação de uma estrutura de controle indireto de força. A concepção de controlador desenvolvida cumpriu os seguintes requisitos: alta capacidade de processamento, baixo custo, conectividade com outros sistemas, disponibilidade de acesso remoto, facilidade de manutenção, flexibilidade no desenvolvimento de algoritmos, integração com um computador pessoal e programação em alto nível. O estudo realizado neste trabalho agrega ao Laboratório de Robótica (LAR) o conhecimento integral da estrutura interna de um controlador de robôs com arquitetura aberta. Dessa forma, aumentando potencialmente as possibilidades de estudos na área da robótica, com um custo significativamente inferior as soluções disponíveis no mercado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:06:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 309426.pdf: 3800257 bytes, checksum: 35c3b2060108cf6eda4f81ab980214c2 (MD5) / Os conceitos de confiabilidade têm grande aceitação em diversas áreas da engenharia, abrangendo uma grande quantidade de sistemas técnicos que podem ser analisados. Nota-se, com base no auge tecnológico dos últimos anos, que novos sistemas estão sendo desenvolvidos com maior frequência, os quais visam se adaptar às necessidades operacionais mais diversas, valendose para isso de robôs móveis, manipuladores seriais ou manipuladores paralelos como uma das principais alternativas. Os robôs industriais são sistemas que integram itens elétricos, eletrônicos, hidráulicos e pneumáticos, propiciando o incremento das fontes de falha e como consequência disso um maior interesse pela análise de confiabilidade. A confiabilidade é a área que deve analisar a funcionalidade de um sistema, evitando as falhas ou minimizando seu impacto por meio da aplicação de técnicas adequadas, onde muitas dessas já estão normatizadas. Nesse contexto, o presente trabalho aborda o desenvolvimento de uma metodologia para analisar a confiabilidade em robôs, usando técnicas que orientem a caracterização das falhas e as suas probabilidades de ocorrência. Assim, a metodologia proposta está apresentada dentro de um processo de projeto, ou seja, durante as atividades de desenvolvimento de um sistema robótico, onde os resultados a serem obtidos devem encaminhar ações que visem garantir a confiabilidade estabelecida no inicio do projeto. Com isso, pretende-se motivar aos projetistas de robôs à inclusão da confiabilidade como um atributo de produto, aplicando uma metodologia adequada para avaliar o leiaute final a fim de corrigir os problemas associados ao robô antes que este seja fabricado. Finalmente, uma demonstração do uso da metodologia é feita sobre um sistema robótico paralelo, evidenciando as vantagens da sistemática proposta e caracterizando os resultados a serem obtidos. / The concepts of reliability are greatly accepted in a vast variety of engineering areas, incorporating an enormous quantity of technical systems that can be analyzed. It is noticed that, in the technological growth of the area in the last few years, new systems are being developed with more frequency, which goal to adapt to an infinite variation of operational needs, by using mobile, serial manipulative or parallel manipulative robots. The industrial robots are systems that include electrical, electronic, hydraulic and pneumatic items, providing more opportunities to failure that reinforces reliability analysis. Reliability is the area that guarantees the functionality of a system, avoiding or minimizing the impacts of failures, by applying suitable techniques, which are mostly already normalized. In this context, the current proposition approaches the development of a methodology for reliability analysis in robots, using techniques that orient the failure characterization and properties associated to them. Therefore, the methodology proposed is presented within a project process, meaning that, during the activities of development of a robotic system, in which the results obtained should lead to actions that aim to guarantee reliability established in the beginning of the project. This leads to motivate robot planners to include reliability as an attribute of their products, applying an appropriate methodology to assess the final layout in order to correct problems associated to the robot before it is produced. Finally, an application is made on the parallel robot, emphasizing the advantages of the systematics proposed and characterizing the results that will be obtained.

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

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

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

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