Fabricação, modelagem e projeto de sistema de controle de posição e pressão de atuador contrátil pneumático complacente.

• Autor(a) principal: Goia, Leandro Seiti
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-20082024-111215/
• topic: Atuador pneumático mole; Cascade Control; Controle em cascata; Finite element method; Graphical user interface; Interface gráfica de usuário; Método dos elementos finitos; Robótica mole; Soft pneumatic actuator; Soft robotics

Tecnologias da área de Soft Robotics trazem soluções para aplicações que necessitam de estruturas mecânicas flexíveis, adaptáveis e complacentes para se ter uma interface mais segura. Atuadores contráteis pneumáticos moles podem ser utilizados como músculos artificiais aplicados em exoesqueletos, emulando as funções de músculos esqueléticos do corpo humano. No entanto, os materiais utilizados para a sua fabricação possuem características não lineares que tornam sua modelagem e controle mais complexos. O presente trabalho tem como objetivos o projeto, a fabricação e o controle de um atuador contrátil pneumático mole feito de borracha de silicone. Foi feita uma análise pelo Método dos Elementos Finitos (MEF), utilizando o software SIMULIA Abaqus, para prever aproximadamente o comportamento dinâmico de uma versão simplificada do atuador. A partir da definição de uma geometria viável para o projeto, foram desenvolvidos moldes fabricados por impressão 3D para a manufatura do atuador, e peças para a sua fixação em uma plataforma de testes utilizada para realizar ensaios experimentais para a sua caracterização. Foi projetado um sistema de controle em malha fechada de posição e pressão em cascata, com um controlador fuzzy na malha interna, e um controlador proporcional integral na malha externa, implementado em uma interface gráfica de usuário, utilizando o App Designer do MATLAB.