B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica |
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CONSTRUÇÃO E TESTES DE UM MANIPULADOR ROBÓTICO COM ACIONAMENTO PNEUMÁTICO |
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Leonardo Carlotto 1 |
Eliane França Langner 2 |
Antonio Carlos Valdiero 3 |
Pedro Luís Andrighetto 4 |
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(1. Acadêmico de Engenharia Mecânica/UNIJUÍ e bolsista PIBIC/CNPQ, 2005-2006; 2. Acadêmica de Engenharia Mecânica/UNIJUÍ e bolsista BIC/FAPERGS, 2005-2006; 3. Orientador, professor Doutor do Departamento de Tecnologia/UNIJUÍ; 4. Professor Mestre do Departamento de Tecnologia/UNIJUÍ) |
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INTRODUÇÃO: |
Este trabalho trata das atividades realizadas durante a pesquisa, o desenvolvimento e a construção de um manipulador robótico com acionamento pneumático controlado por computador. Manipuladores robóticos são representantes típicos de sistemas mecatrônicos, cujas justificativas para uso são o aumento da produtividade, da segurança e da qualidade em tarefas insalubres e perigosas ao homem. Os sistemas de atuação pneumática são leves, versáteis e utilizam-se do ar comprimido disponível na maioria das instalações industriais, porém possuem características dinâmicas não lineares que requerem o estudo do sistema e a aplicação de estratégias adequadas para o controle. Como objetivo tem-se a construção e os testes de funcionamento do protótipo de um robô para fins didáticos e de pesquisa. |
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METODOLOGIA: |
Na metodologia utilizada, destacam-se a busca de informações na literatura recente, o estudo da robótica e de ferramentas computacionais de CAD (Computer Aided Design – Projeto Auxiliado por Computador) e de CACSD (Computer Aided Control System Design – Projeto do Sistema de Controle Auxiliado por Computador), a construção do robô e as práticas de laboratório, e a socialização dos resultados da pesquisa através de publicações e colaboração em aulas práticas da engenharia. Entre as técnicas utilizadas, pode-se citar a modelagem cinemática do manipulador robótico utilizando a convenção de Denavit-Hartenberg e o levantamento das características de atrito do atuador pneumático através de experimentos em regime permanente. |
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RESULTADOS: |
Como resultados, têm-se a construção e os testes de funcionamento do manipulador robótico pneumático e os mapas de atrito nos atuadores. Os primeiros testes foram realizados em malha aberta a partir do comando de um sinal senoidal. No segundo teste utilizou-se um controlador proporcional onde o manipulador segue uma trajetória programada. Analisando os resultados encontrados com os testes do controlador proporcional no manipulador pneumático, permite concluir que as juntas movimentam-se de maneira suave para ganhos menores, mas com erro e atraso de posicionamento maiores. Aumentando-se o ganho, diminui-se o erro e o atraso, mas o sistema começa a ficar oscilatório. Verifica-se também, que o sinal de controle tem comportamento oscilatório, proveniente do atrito nos atuadores e da compressibilidade do ar. Outro resultado importante foi a elaboração de mapas de atrito para atuadores pneumáticos de diferentes fabricantes, os quais permitem a identificação de suas características e a otimização do projeto. |
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CONCLUSÕES: |
A partir da construção e testes do robô pneumático, conclui-se que o controlador proporcional tem desempenho limitado no controle de atuadores pneumáticos. A melhoria do desempenho pode ser conseguida com a utilização de modelos matemáticos que representam melhor as não linearidades típicas dos acionamentos servopneumáticos, aliados à compensação do atrito em controladores mais sofisticados. Com este trabalho, tem-se a perspectiva de futuras aplicações inovadoras na indústria e na agricultura de precisão. |
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Instituição de fomento: Apoio CNPq, FAPERGS e UNIJUÍ
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Trabalho de Iniciação Científica
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Palavras-chave: Engenharia Mecânica; Automação e Robótica; Acionamento Pneumático. |
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Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006 |