dc.contributor.advisor | Guerra, Rodrigo da Silva | |
dc.creator | Richards, David Roy | |
dc.date.accessioned | 2022-11-16T18:08:03Z | |
dc.date.available | 2022-11-16T18:08:03Z | |
dc.date.issued | 2019-12-06 | |
dc.date.submitted | 2019 | |
dc.identifier.citation | RICHARDS, D. R. Construção de atuador de rigidez variável e simulação de braço robótico. 2019. 61 [63] p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Controle e Automação)- Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, 2019. | por |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/26884 | |
dc.description | Trabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia de Controle e Automação, RS, 2019. | por |
dc.description.abstract | Series elastic actuators have been studied for various applications since 1995. Despite
not yet being widely used commercially, a lot of different models were created in the academia
using different types of springs, or simulating compliance by the means of softwares. This work
presents the design and construction of an unprecedented, controllable stiffness, elastic series
actuator, using two flat spiral torsion springs. This actuator has some advantages compared to
elastic series actuators with fixed-spring rigidity, which, depending on the application in which
they are used, either have little rigidity and end up deforming undesirably or have a lot of rigidity
and end up damaging themselves and the environment which they are in. The proposed solution
aims to maintain the functionality of protecting the robot and its surroundings, absorbing
any unexpected impact that may happen during this interaction. Compliance, combined with
intelligent control systems capable of dealing with dynamic environments, has the potential of
allowing the development of more versatile and inexpensive robots, as compliant actuators can
be under-actuated and embedded computer systems tend to increase in capacity and reduce in
cost. This work also describes the design and simulation of a robotic arm and claw that will be
used for research on manipulation using compliance with the new variable stiffness series elastic
actuator. The research goes from computer-aided mechanical design, mathematical modeling
of a spring, design of components that fit certain force and size constraints, to testing a new
actuator under different working conditions. After designing the new actuator, it was possible
to assemble and test the robotic arm in a simulated testing virtual environment. The path used
for the design of the parts during tests that identified structural problems in the assembly of the
arm was detailed in this work. At the end of the research, the first prototype of the actuator
with manual stiffness control and a 7 degrees-of-freedom robotic arm with a claw, tested in a
virtual environment with parts designed mostly from folded, laser cutted, aluminum plates for
easy fabrication were obtained. | eng |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Acesso Aberto | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Molas de torção espiral | por |
dc.subject | Juntas complacentes | por |
dc.subject | Atuador de série elástica | por |
dc.subject | Rigidez variável | por |
dc.subject | Braço robótico | por |
dc.subject | manipulador | por |
dc.subject | Spiral torsion springs | eng |
dc.subject | Compliant joints | eng |
dc.subject | Series elastic actuator | eng |
dc.subject | Variable stiffness | eng |
dc.subject | Robotic arm | eng |
dc.subject | Manipulator | eng |
dc.title | Construção de atuador de rigidez variável e simulação de braço robótico | por |
dc.title.alternative | Construction of a variable stiffness actuator and simulation of a robotic arm | eng |
dc.type | Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação | por |
dc.degree.local | Santa Maria, RS, Brasil. | por |
dc.degree.graduation | Engenharia de Controle e Automação | por |
dc.description.resumo | Atuadores de série elástica vêm sendo estudados para diversas aplicações desde 1995.
Apesar de ainda não serem amplamente utilizados comercialmente, vários modelos surgiram
no meio acadêmico, utilizando-se de diferentes tipos de molas, ou simulando a complacência
por meio de softwares. Este trabalho apresenta o projeto e construção de um atuador de série
elástica inédito, de rigidez controlável, utilizando-se de duas molas de torção em formato espiral.
Este atuador apresenta algumas vantagens se comparado com atuadores de série elástica
com rigidez fixa, que, dependendo da aplicação em que se encontram, ou têm pouca rigidez
e acabam deformando de forma indesejável ou têm muita rigidez e acabam danificando a si
mesmos e o ambiente no qual estão inseridos. A solução proposta visa manter a funcionalidade
do atuador de proteger o robô e seu entorno, absorvendo qualquer impacto inesperado que por
ventura possa ocorrer durante essa interação. A complacência, aliada a sistemas de controle
inteligentes, capazes de lidar com ambientes dinâmicos, tem o potencial de permitir o desenvolvimento
de robôs mais versáteis e baratos, já que atuadores complacentes podem ser sub
atuados e sistemas computacionais embarcados tendem aumentar em capacidade e reduzir em
custo. Este trabalho também descreve o projeto e simulação de um braço robótico e de uma
garra que serão utilizados para pesquisa sobre manipulação utilizando complacência, usando o
novo atuador de série elástica de rigidez variável. A pesquisa parte do projeto mecânico assistido
por computador, modelagem matemática de uma mola, projeto de componentes que se
enquadrem a determinadas restrições de força e tamanho, até os testes de um novo atuador em
diferentes regimes de trabalho. Depois de projetado o novo atuador possibilitou-se o ensaio
e a montagem do braço robótico em um ambiente virtual simulado para testes. No trabalho
foi detalhado o caminho utilizado para o projeto das peças durante ensaios que identificavam
problemas estruturais na montagem do braço. No final da pesquisa o primeiro protótipo do
atuador com controle manual de rigidez para testes e um braço robótico com garra, com 7 graus
de liberdade, testado em ambiente virtual e com peças projetadas em sua maioria de chapas de
alumínio cortadas a laser e dobradas, para fácil fabricação foram obtidos. | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |