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Type: Dissertação
Title: Avaliação da dinâmica de manipuladores robóticos sobre bases flexíveis
Author(s)/Inventor(s): Estevão Fróes, Ferrão
Advisor: Pinto, Fernando Augusto de Noronha Castro
Abstract: Apresenta-se neste trabalho um método para prever a falha de um manipulador robótico ao realizar uma tarefa, devido à flexibilidade dos corpos elásticos que lhe servem como base. Os erros podem ser de posição, velocidade e orientação da ferramenta na extremidade do robô. O método também fornece um meio para verificar como modificações no projeto da base podem alterar o comportamento dinâmico do sistema acoplado. A motivação de tal análise se dá pelo crescente emprego de robôs de serviço para aplicações in situ, onde o uso de uma estrutura leve e esbelta pode ser a melhor e mais viável solução para posicionar o robô dentro do ambiente de serviço. A análise se divide em: modelar pelo método de Kane, os sistemas dinâmicos multicorpos do robô, da base e do sistema acoplado robô e base; encontrar a matriz de rigidez da base, pela análise por Elementos Finitos; e encontrar os parâmetros de Rayleigh da matriz de amortecimento proporcional, por análise Modal Experimental. Um sistema para revestimento robótico in situ (EMMA) é escolhido para estudo de caso. Simulações são realizadas para duas trajetórias e três bases diferentes. Os resultados do modelo de referência (base rígida) e o modelo acoplado (robô - base flexível) são então comparados e apresentam as mudanças que ocorrem, devido à flexibilidade da base, nos parâmetros controlados da tarefa. Esta análise permite a verificação da conformidade aos requisitos do processo de revestimento robótico, como posição, velocidade e orientação dadas à flexibilidade e o amortecimento da base.
Abstract: This work presents a method to predict the failure of a robotic manipulator’s task due to the flexibility of the elastic bodies that serves as a base. The errors can be the position, velocity and orientation of the tool attached to the tip of the robot. The method also provides a way to verify how modifications in the base design can change the dynamic behaviour of the coupled system. The motivation of such analysis is the crescent employment of service robots for in situ applications, where the use of a light and slender structure for the base may be the best and more feasible solution for placing the robot in the service environment. The analysis are divided as: model the Dynamic Multibody Systems of the robot, the base and the coupled base-robot, by Kane’s method; find the stiffness matrix of the base, by Finite Element Analysis; find the Rayleigh parameters of the proportional damping matrix of the base, by Experimental Modal Analysis. An in situ robotic hardcoating system (EMMA) is chosen as the case of study. Simulations are done for two different trajectories and three different bases. The results of the reference model (rigid base) and the coupled model (robot - flexible base) are then compared and shows the changes in the controled parameters due to the flexibility of the base. This analysis allows the verification of compliance to the hardcoating requirements like position, velocity and orientation of the gun with respect to the surface.
Keywords: Dinâmica multicorpos
Análise modal
Robótica de serviço
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Department : Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Jun-2018
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Mecânica

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