Robótica aplicada a processos de precisão
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2020
Resumo
O trabalho visa introduzir a aplicabilidade de manipuladores robóticos, apresentando técnicas para o projeto, a modelagem e o desenvolvimento de um braço robótico com seis graus de liberdade. Para isso, foram utilizados softwares específicos para cada etapa, desde o projeto estrutural com auxílio do NX 12 da Siemens até a escrita e execução do algoritmo no MATLAB®. Os cálculos de torque realizados permitiram a definição dos atuadores, bem como com as características destes foi possível analisar conceitos relativos à precisão do movimento. Na modelagem do manipulador foi utilizada a notação de Denavit-Hartenberg, caracterizada como cinemática direta, a qual forneceu parâmetros para representar o modelo e permitiu a criação e adaptação do algoritmo para o controle e acionamento do mesmo. Além disso, foi possível simular um esboço do volume de trabalho do manipulador por meio de método numérico, o qual utiliza posições aleatórias para gerar pontos de alcance. Após o desenvolvimento, a validação do projeto se deu pelas simulações realizadas no software MATLAB® com o algoritmo proposto, no qual são fornecidos os ângulos das juntas e o manipulador executa o movimento do ponto atual ao próximo de acordo com a curva de velocidade selecionada. O protótipo foi confeccionado em impressora 3D e montado com uma configuração de quatro graus de liberdade, sendo possível realizar os testes experimentais. Dentre estes podem ser citados o teste de precisão, que apresentou resultados divergentes dos simulados, e o de repetibilidade, este com soluções aplicáveis em determinadas rotinas de trabalho.
Abstract/Resumen
The work aims to introduce the applicability of robotic manipulators, presenting techniques for the design, modeling and development of a robotic arm with six degrees of freedom. For that, specific software was used for each stage, from the structural design with the aid of Siemens NX 12 to the writing and execution of the algorithm in MATLAB®. The torque calculations performed allowed the definition of the actuators, as well as with their characteristics it was possible to analyze concepts related to the precision of the movement. In the modeling of the manipulator, the Denavit-Hartenberg notation was used, characterized as direct kinematics, which provided parameters to represent the model and allowed the creation and adaptation of the algorithm for its control and activation. In addition, it was possible to simulate an outline of the manipulator's workspace using a numerical method, which uses random positions to generate reach points. After development, the validation of the project took place through the simulations performed in the MATLAB® software with the proposed algorithm, in which the angles of the joints are provided and the manipulator performs the movement from the current point to the next according to the selected speed curve. The prototype was made on a 3D printer and assembled with a four degree of freedom configuration, making it possible to carry out the experimental tests. Among these can be cited the precision test, which presented different results from the simulated ones, and the repeatability test, this with solutions applicable in certain work routines.
Instituição
Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões