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dc.contributor.advisorGuerra, Rodrigo da Silva
dc.creatorRichards, David Roy
dc.date.accessioned2022-11-16T18:08:03Z
dc.date.available2022-11-16T18:08:03Z
dc.date.issued2019-12-06
dc.date.submitted2019
dc.identifier.citationRICHARDS, 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.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/26884
dc.descriptionTrabalho 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.abstractSeries 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.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectMolas de torção espiralpor
dc.subjectJuntas complacentespor
dc.subjectAtuador de série elásticapor
dc.subjectRigidez variávelpor
dc.subjectBraço robóticopor
dc.subjectmanipuladorpor
dc.subjectSpiral torsion springseng
dc.subjectCompliant jointseng
dc.subjectSeries elastic actuatoreng
dc.subjectVariable stiffnesseng
dc.subjectRobotic armeng
dc.subjectManipulatoreng
dc.titleConstrução de atuador de rigidez variável e simulação de braço robóticopor
dc.title.alternativeConstruction of a variable stiffness actuator and simulation of a robotic armeng
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso de Graduaçãopor
dc.degree.localSanta Maria, RS, Brasil.por
dc.degree.graduationEngenharia de Controle e Automaçãopor
dc.description.resumoAtuadores 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.countryBrasilpor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIASpor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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