[pt] O uso de juntas cardânicas ativas é restrito pela capacidade de torque de
pequenos motorredutores e, atualmente, os dispositivos embarcados são
obrigatórios para as aplicações robóticas. O controle dinâmico é essencial para
estudar as limitações desse dispositivo, portanto, o objetivo deste estudo foi
controlar a junta cardânica ativa de três graus de liberdade usando simulações
numéricas e experimento em bancada de testes. O manipulador foi projetado com
apenas uma junta cardânica para que a sua cinemática e dinâmica sejam exploradas;
por esse motivo, a junta foi construída com sensores de carga na base e sensor de
unidade de movimento inercial na parte superior do efetuador do manipulador.
Além disso, foram fabricadas três placas de controle: a primeira foi projetada para
controlar os três acionamentos dos motores de passo; a segunda, para ler o sensor
da unidade de movimento inercial; e a última, para ler os sensores de carga. Quatro
problemas foram descritos para testar os limites deste dispositivo, analisando, além
da cinemática e dinâmica, o atrito do rolamento, a identificação da folga e o torque
do impacto. O primeiro problema mantém a posição do efetuador do manipulador
constante enquanto transmite rotação entre os eixos. O segundo problema, o
efetuador recebe um caminho planejado, por exemplo, um círculo, mas não
transmite rotação entre os eixos. O terceiro problema é a combinação dos
movimentos anteriores, em que o efetuador transmite rotação entre os eixos,
enquanto segue por um caminho planejado. Para o quarto problema: uma nova
abordagem é aplicada para mover o efetuador de um ponto para outro usando
rotação cônica. / [en] The use of active cardan joints is restricted by torque capacity of small
motors, and currently embedded devices have been mandatory for robotic
applications. The dynamic control is essential to learn the limitations of this device,
thus the objective of this study is to control active cardan joints of three degrees of
freedom using numerical simulations and bench experiment. The manipulator was
designed with only one cardan joint to understand its kinematics and dynamics and,
for this reason, it was built with load sensors on its base and inertial motion unit
sensor at the top of the manipulator end-effector. Furthermore, three control boards
were manufactured: the first was designed to control the three stepper motor drives,
the second was designed to read the inertial motion unit sensor, and the last was
designed to read the load sensors. Four problems were described to test the limits
of this device, analysing not only the kinematics and dynamics, but also the bearing
friction, the backlash identification, and the impact torque. The first problem keeps
the position of the manipulator end-effector constant transmitting rotation between
the shafts. The second problem is given a planned path to the manipulator endeffector,
such as a circle, but it does not transmit rotation between the shafts. The
third problem is the combination of the previous motions, where the manipulator
end-effector applies the output spin, while it follows by a planned path. The fourth
problem, a new approach is applied to move the manipulator end-effector from one
point to another point using a conical rotation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:49590 |
| Date | 24 September 2020 |
| Creators | JEAN CARLO FERREIRA DE OLIVEIRA |
| Contributors | HANS INGO WEBER |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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