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Melhorando a manobrabilidade de robôs macios aquáticos bioinspirados por meio de mecanismos multi-estáveis

Processo:22/07119-2
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2022
Data de Término da vigência: 31 de março de 2025
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Projetos de Máquinas
Pesquisador responsável:Maira Martins da Silva
Beneficiário:Maira Martins da Silva
Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Município da Instituição Sede:São Carlos
Assunto(s):Impressão tridimensional  Sistemas de controle  Controle preditivo  Simulação numérica  Robôs 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:compósitos de macro-fibra piezelétricas | estruturas multi-estáveis | Manufatura Aditiva | modelo de controle preditivo | robôs macios | Sistemas de Controle

Resumo

Há uma demanda cada vez maior por inspeções submarinas para avaliar riscos ambientais e eventos extremos. Durante essas inspeções, os dispositivos podem adquirir dados que podem enriquecer essas análises. Robôs subaquáticos podem realizar essa tarefa e para isso eles precisam apresentar manobrabilidade e eficiência energética. Locomoção em ambientes complexos e não-estruturados são grandes motivadores do desenvolvimento da robótica macia. Neste contexto, o presente projeto apresenta uma sistema robótico macio, aquático e bioinspirado capaz de mimetizar movimentos ondulatórios e oscilatórios. Recentemente, a proponente por este projeto construiu uma estrutura feita em fibra de carbono e atuada por pares de Compósitos de Macro-Fibra Piezelétricas capaz de realizar tais movimentos. No entanto, devido à sua construção, a manobrabilidade desta estrutura é limitada. Uma estratégia promissora para a melhoria da habilidade de realizar manobras desse sistema é o uso de mecanismos multi-estáveis. Esses mecanismos, que podem ser fabricados por impressão 3D, podem ser responsáveis por controlar a direção em que a propulsão agirá. Ao atrelar-se as condições de estabilidade estrutural com as direções estratégicas de propulsão, tais robôs podem executar manobras a um baixo custo energético e a um baixo acréscimo de massa. Através de simulações numéricas e validações experimentais, um sistema robótico composto por mecanismos multi-estáveis e estruturas acionadas por MFC será projetado e construído. Para esse sistema, uma estratégia baseada em Modelo de Controle Preditivo será projetada e implementada. O objetivo do movimento será o alcance de um alvo a ser identificado por visão computacional. (AU)

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Publicações científicas (5)
(As publicações científicas contidas nesta página são originárias da Web of Science ou da SciELO, cujos autores mencionaram números dos processos FAPESP concedidos a Pesquisadores Responsáveis e Beneficiários, sejam ou não autores das publicações. Sua coleta é automática e realizada diretamente naquelas bases bibliométricas)
BARBOSA, ARTHUR SILVA; DA SILVA, MAIRA MARTINS. Macro Fiber Composite-Actuated Soft Robotic Fish: A Gray Box Model-Predictive Motion Planning Strategy Under Limited Actuation. SOFT ROBOTICS, v. N/A, p. 11-pg., . (22/07119-2, 18/15894-0)
SESTITO, GUILHERME SERPA; ALVAREZ-BRICENO, RICARDO; RIBATSKI, GHERHARDT; DA SILVA, MAIRA MARTINS; RODRIGUES DE OLIVEIRA, LEOPOLDO PISANELLI. Vibration-based multiphase-flow pattern classification via machine learning techniques. FLOW MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION, v. 89, p. 12-pg., . (22/07119-2, 10/02198-4)
DA SILVA, MAIRA M.; CAMACHO, EMANUEL A. R.; SILVA, ANDRE R. R.; MARQUES, FLAVIO D.. Thrust force assessment of a MFC-actuated tail-like robotic fish using Unsteady Panel Method. MECHATRONICS, v. 107, p. 10-pg., . (22/07119-2)
SAVIO, THIAGO LIQUITA; GERONEL, RENAN SANCHES; DA SILVA, MAIRA MARTINS. Dynamic modeling of a novel catamaran robotic system actuated by bio-inspired propulsion devices using physics-informed neural networks. OCEAN ENGINEERING, v. 326, p. 11-pg., . (22/07119-2, 23/07834-6)
DA SILVA, MAIRA MARTINS; BARBOSA, ARTHUR SILVA; SAVIO, THIAGO LIQUITA; DE OLIVEIRA, LEOPOLDO PISANELLI RODRIGUES. MFC-Based Propulsion System for Body/Caudal Fin Robotic Fish Locomotion: Experimental and Numerical Results. JOURNAL OF VIBRATION ENGINEERING & TECHNOLOGIES, v. 13, n. 4, p. 13-pg., . (22/07119-2)