Controle de um manipulador paralelo plano com elos flexíveis: uma abordagem livre de modelos dinâmicos

Autor(es)

Gustavo Corrêa de Oliveira

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD)
• Data de defesa: 2024-09-13

Membros da banca

Maíra Martins da Silva; Douglas Domingues Bueno; Joao Vitor de Carvalho Fontes

• Orientador: Maíra Martins da Silva

Resumo

Manipuladores paralelos podem oferecer maiores relações de velocidade/aceleração e eficiência energética em comparação aos manipuladores seriais. Além disso, a redução da inércia de seus componentes móveis pode melhorar ainda mais esse desempenho. No entanto, essa abordagem de projeto pode gerar vibrações que exigem a implementação de novas estratégias de controle tanto no espaço das juntas quanto no espaço da tarefa. O controle no espaço das juntas envolve modelos dinâmicos complexos para elos flexíveis, de difícil implementação, enquanto o controle no espaço da tarefa pode exigir câmeras e processamento de imagens adequados. Esses requisitos impõem desafios significativos na área. Neste trabalho de pesquisa, são propostas e investigadas estratégias de controle híbridas que não necessitam de um conhecimento prévio do modelo dinâmico, utilizando um manipulador paralelo plano 3RRR com elos flexíveis. Inicialmente, a malha Camera Loop foi avaliada como referência. Em seguida, foi explorado o design de um controle híbrido, combinando as malhas Camera Loop e Strain Loop, com o objetivo de reduzir as vibrações dos elos flexíveis. Três controladores híbridos foram propostos: controle PID, controle por modos deslizantes de baixa ordem e de alta ordem. Todos os três controladores são compostos por dois laços de controle: um que utiliza servovisão para determinar a posição do efetuador final do manipulador, com uma câmera oCam-5CRO-U para adquirir as imagens, e outro que emprega um esquema de controle de retroalimentação com sinais de extensômetros acoplados aos elos flexíveis. Os resultados obtidos mostram que, independentemente do controlador utilizado, o controle híbrido com os sinais provenientes dos extensômetros foi capaz de reduzir as vibrações dos elos e melhorar os parâmetros da resposta temporal do manipulador, dado uma entrada degrau nas direções x e y na posição do efetuador final. (AU)

• Processo FAPESP: 22/06816-1 - Controle de Manipuladores Paralelos Planos com Elos Flexíveis: uma Abordagem Livre de Modelos Dinâmicos
• Beneficiário: Gustavo Corrêa de Oliveira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado