Modelagem matemática da cinemática de um braço robótico acionado pneumaticamente

Abstract

Resumo: O presente trabalho trata da modelagem matemática da cinemática direta de um braço robótico com dois graus de liberdades acionado por atuadores pneumáticos. O braço robótico possui diversas aplicações na indústria e em equipamentos agro-florestais e pode ser utilizado em atividades perigosas e insalubres como na pintura de peças industriais. O objetivo principal desse trabalho é deduzir as equações da cinemática direta utilizando a convenção de Denavit-Hartenberg, incluindo-se a definição dos parâmetros e a utilização destes no cálculo das matrizes de transformações homogêneas que relacionam os sistemas de referência dos elos, resultando no cálculo da localização exata da posição do efetuador final. Para fins de posicionamento do efetuador final, aplica-se um sinal de controle nas válvulas pneumáticas dos atuadores, resultando na movimentação do braço. A equação da cinemática direta de robôs permite o cálculo da posição e orientação do efetuador final (garra robótica ou ferramenta) a partir da medição dos ângulos de junta. Pretende-se assim, contribuir para o desenvolvimento de soluções robotizadas com acionamento pneumático para problemas da indústria e agro-industriais. Esta pesquisa contou com o apoio da CELPE no âmbito do Programa de P&D da ANEEL, da FAPERGS e do CNPq.

Análise da Dinâmica Não Linear de um Braço Robótico Antropomórfico

“…Fonte: [6] 3 Modelagem Matemática de um Robô Rígido A modelagem matemática de robô permite descrever e prever o comportamento dinâmico das variáveis de junta em função do vetor de torques aplicados nas juntas pelo acionamento. O modelo dinâmico de um robô rígido, considerando a ausência de forças externas no efetuador final e desprezando-se o atrito na estrutura, pode ser escrito na seguinte forma matricial compacta [7]: Figura 3: Desenho do protótipo de braço robótico antropomórfico com a representação dos sistemas de coordenadas e parâmetros de acordo com a convenção de Denavit-Hartenberg Fonte: [6] A matriz de torque das duas juntasé dada por τ = τ 1 τ 2 , onde τ 1 e τ 2 são os torques resultantes da ação dos atuadores pneumáticos.…”

“…O modelo dinâmico de um robô rígido, considerando a ausência de forças externas no efetuador final e desprezando-se o atrito na estrutura, pode ser escrito na seguinte forma matricial compacta [7]: Figura 3: Desenho do protótipo de braço robótico antropomórfico com a representação dos sistemas de coordenadas e parâmetros de acordo com a convenção de Denavit-Hartenberg Fonte: [6] A matriz de torque das duas juntasé dada por τ = τ 1 τ 2 , onde τ 1 e τ 2 são os torques resultantes da ação dos atuadores pneumáticos. A matriz de inércia do robô rígido H(q) pode ser escrita como:…”

“…1 betinhamtm@gmail.com 2 vania.behnen@hotmail.com 3 prof.claudiosant@hotmail.com 4 valdiero@unijui.edu.br 5 rasia@unijui.edu.br 2 Na literatura científica recente [2,4,6,10] pode-se encontrar diversos trabalhos que tratam da importância da modelagem matemática aplicada na robótica. Radavelli et al [4] apresentam a modelagem cinemática de um braço robótico antropomórfico utilizando um método iterativo proveniente daálgebra dos quatérnios e das convenções do método de Denavit-Hartenberg.…”

“…Radavelli et al [4] apresentam a modelagem cinemática de um braço robótico antropomórfico utilizando um método iterativo proveniente daálgebra dos quatérnios e das convenções do método de Denavit-Hartenberg. Santos et al [6] apresentam a modelagem matemática da cinemática de um manipulador robótico de dois graus de liberdade com acionamento pneumático, utilizando-se a convenção de Denavit-Hartenberg, onde as equações da cinemática direta são importantes para fins de planejamento de trajetória, simulação computacional e controle de posição do robô. Nardin e Rocco [2] utilizam um braço robótico antropomórfico para atividades de serviço emórbita espacial, onde são necessários os modelos cinemáticos e dinâmico para o adequado controle de posição.…”