MODELAGEM DINÂMICA E DE CONTROLE DE UM MECANISMO DE TRÊS GRAUS DE LIBERDADE PARA APLICAÇÃO EM UM ROBÔ HEXÁPODE

Abstract

Abstract as dissertation submitted to Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e Tecnologia de Materiais do Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca CEFET/RJ, as partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Mechanical Engineering and Materials Technology. This paper presents a contribution to a proposed mechanism for three degrees of freedom to be used as a leg of hexapod robot. For this, we conducted a study of the major types of robots equipped with legs that allowed the elaboration of a theoretical model and the development of algorithms for the inverse kinematics, dynamic equations of Lagrange and control. Demonstrated the stability of the system trajectories were simulated and the theoretical results proved consistent with the physical analysis of the mechanism, which led to the development of the prototype. With the data of structural analysis of the mechanism, new routines were simulated and the results were satisfactory and consistent with the data obtained for the theoretical model. The nonlinear controller was designed according to the computed torque technique and the simulations were able to follow a specified path.

Este trabalho apresenta como contribuição uma proposta de mecanismo de três graus de liberdade para ser utilizada como perna de um robô hexápode. Para isso, foi realizado um estudo dos principais tipos de robôs dotados de pernas, que permitiu a elaboração de um modelo teórico e o desenvolvimento de algoritmos para a cinemática inversa, equações dinâmicas de Lagrange e controle. Demonstrada a estabilidade do sistema, trajetórias foram simuladas e os resultados teóricos se mostraram coerentes com a análise física do mecanismo, o que motivou o desenvolvimento do protótipo. Com os dados da análise estrutural do mecanismo, novas rotinas foram simuladas e os resultados se mostraram satisfatórios e compatíveis com os dados obtidos para o modelo teórico. O controlador não-linear foi projetado segundo a técnica de torque computado e as simulações foram capazes de seguir uma trajetória especificada.