Otimização do desempenho dinâmico de robôs acionados por cabos com redundância cinemática
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16221 |
Resumo: | Robotic manipulators are used in several applications. With this, the scientific community is increasingly seeking to improve the performance of these robots. One technique that allows such improvement is kinematic redundancy, which consists of adding degrees of freedom to the manipulator, beyond the minimum necessary, for the execution of a task. Among parallel robots, the cable-driven robots stand out due to their ability to perform with high speed and acceleration, besides having cables in place of the usual rigid links. However, for this type of robot, studies that address redundancy do not explore the possibility of increasing the manipulator's dynamic performance. With that, a numerical model of a planar parallel cable-driven robot was implemented in the software MATLAB and the impact of kinematic redundancy was defined by prepositioning the redundant joints. Through an optimization algorithm it was possible to compare different strategies of redundancy resolution, in order to minimize the forces acting on the cables during the execution of the trajectory. Based on the numerical models developed, the results prove an increase in the dynamic performance of the redundant manipulator when compared to the non-redundant model, besides offering new ways to improve the different robot characteristics. |
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Costa, Alexandre Augusto DuarteFontes, João Vitor de Carvalhohttp://lattes.cnpq.br/947366814409143530d85e7d-ef65-495f-9c0c-ab97990256c52022-06-01T12:25:54Z2022-06-01T12:25:54Z2022-03-14COSTA, Alexandre Augusto Duarte. Otimização do desempenho dinâmico de robôs acionados por cabos com redundância cinemática. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16221.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16221Robotic manipulators are used in several applications. With this, the scientific community is increasingly seeking to improve the performance of these robots. One technique that allows such improvement is kinematic redundancy, which consists of adding degrees of freedom to the manipulator, beyond the minimum necessary, for the execution of a task. Among parallel robots, the cable-driven robots stand out due to their ability to perform with high speed and acceleration, besides having cables in place of the usual rigid links. However, for this type of robot, studies that address redundancy do not explore the possibility of increasing the manipulator's dynamic performance. With that, a numerical model of a planar parallel cable-driven robot was implemented in the software MATLAB and the impact of kinematic redundancy was defined by prepositioning the redundant joints. Through an optimization algorithm it was possible to compare different strategies of redundancy resolution, in order to minimize the forces acting on the cables during the execution of the trajectory. Based on the numerical models developed, the results prove an increase in the dynamic performance of the redundant manipulator when compared to the non-redundant model, besides offering new ways to improve the different robot characteristics.Os manipuladores robóticos são utilizados em diversas aplicações. Com isso, a comunidade científica busca, cada vez mais, aperfeiçoar o desempenho desses robôs. Uma técnica que permite essa melhoria é a redundância cinemática, que consiste em adicionar graus de liberdade ao manipulador além do mínimo necessário para a execução de uma tarefa. Dentre os robôs paralelos, destacam-se os robôs acionados por cabos pela sua capacidade de realizar movimentos com alta velocidade e aceleração, além de apresentarem cabos no lugar dos elos rígidos habituais. No entanto, para esse tipo de robô, os estudos que abordam a redundância não exploram a possibilidade de aumento do desempenho dinâmico do manipulador. Tendo isso em vista, um modelo numérico de um robô paralelo planar acionado por cabos foi implementado no software MATLAB e o impacto da redundância cinemática foi definido mediante um preposicionamento das juntas redundantes. A partir de um algoritmo de otimização foi possível comparar diferentes estratégias de resolução de redundância, com o intuito de minimizar as forças atuantes nos cabos durante a execução da trajetória. Com base nos modelos numéricos elaborados, os resultados comprovam um aumento do desempenho dinâmico do manipulador redundante quando comparado ao modelo não redundante, além de oferecer novas formas de aperfeiçoar as diferentes características do robô.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia Mecânica - EMecUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessRedundância cinemáticaRobôs paralelos acionados por cabosOtimizaçãoOUTROS::ENGENHARIA MECATRONICAOtimização do desempenho dinâmico de robôs acionados por cabos com redundância cinemáticaDynamic performance optimization of cable-driven robots with kinematic redundancyinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis600600f30337d3-cf38-40b7-a663-7055c78a90careponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTCC_RPAC (1).pdfTCC_RPAC (1).pdfapplication/pdf3260524https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16221/1/TCC_RPAC%20%281%29.pdf6522b7b427c1c345ed32ec188f65a6b1MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16221/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTTCC_RPAC (1).pdf.txtTCC_RPAC (1).pdf.txtExtracted texttext/plain72861https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16221/3/TCC_RPAC%20%281%29.pdf.txtc717e823122853f05e2ca2e9ee3c6fb1MD53THUMBNAILTCC_RPAC (1).pdf.jpgTCC_RPAC (1).pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg8393https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16221/4/TCC_RPAC%20%281%29.pdf.jpg60492dbe266ccfd9d53a065e739e9e07MD54ufscar/162212023-09-18 18:32:16.801oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/16221Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:16Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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