Mecatrônica, Robótica, Controle e Automação

CON10-0552 - A MODIFIED INCREMENTAL ALGORITHM FOR LINE-BASED MAP USING SONAR RANGE DATA
Diaz, Claudia Patricia Ochoa¹; Alvares, Alberto José^1
1Universidade de Brasília
Resumo: This paper presents a line-extract algorithm based on the classic incremental algorithm. The proposed modification enhance the performance of the algorithm in terms of sensitivity to the parameters, and inclusion of outliers. A subsequent merging process is performed in order to cluster those extracted lines that match to the same line, in this way the volume of extracted features is reduced without affecting the resemblance of the constructed map with the real environment. This algorithm is part of a mapping strategy for a 2D feature-based map using ultrasonic sensor measurements. Simulation results show that the proposed modification has a good performance compares to the classic approach.
Palavras-chave: mobile robotics; line extraction; sonar data.
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CON10-2084 - ADAPTIVE TORQUE-BASED CONTROL OF TRACKED MOBILE ROBOTS WITH UNKNOWN LONGITUDINAL SLIP PARAMETER
Iossaqui, Juliano¹; Camino, Juan F.¹; Zampieri, Douglas E.^2
1UNICAMP/FEM/DPM; ²UNICAMP/FEM/DMC
Resumo: This paper presents the design of an adaptive tracking control law which guarantees asymptotic stability for a tracked mobile robot under slip conditions subject to both constraints and system dynamics. This control law is obtained using the separated design method. First, a velocity controller is designed for the kinematic steering system to make the tracking error approaching to zero asympotically. Then, a computed torque controller is designed such that the true mobile robot velocity converges to the desired velocity controller. Finally, an update rule obtained through Lyapunov function is used to estimate the slip parameter in real time. The asymptotic stability of the law is proved by Lyapunov theory. Preliminary simulation results are presented to demonstrate the usefulness of the proposed modeling and control technique.
Palavras-chave: Robôs Móveis; Controle Adaptativo; Sistemas Não-Holonômicos; Modelo Dinâmico.
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CON10-1904 - AN ADAPTIVE FUZZY SLIDING MODE CONTROLLER FOR NONLINEAR SYSTEMS WITH NON-SYMMETRIC DEAD-ZONE AND ITS APPLICATION TO AN ELECTRO-HYDRAULIC SYSTEM
Bessa, Wallace Moreira^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Resumo: The dead-zone is one of the most common hard nonlinearities in industrial actuators and its presence may drastically compromise control systems stability and performance. In this work, an adaptive variable structure controller is proposed to deal with a class of uncertain nonlinear systems subject to a non-symmetric dead-zone input. The adopted approach is primarily based on the sliding mode control methodology but enhanced by an adaptive fuzzy algorithm to compensate the dead-zone. Using Lyapunov stability theory and Barbalat's lemma, the convergence properties of the closed-loop system are analytically proven. In order to illustrate the controller design methodology, an application of the proposed scheme to an electro-hydraulic system is introduced. The performance of the control system is evaluated by means of numerical simulations.
Palavras-chave: Adaptive algorithms; Dead-zone; Electro-hydraulic systems; Fuzzy logic; Nonlinear control; Sliding modes.
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CON10-1825 - ANÁLISE DE GAMAGRAFIAS DE TUBOS FLEXÍVEIS POR PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS
Montenegro, Vitor de Almeida¹; Leta, Fabiana Rodrigues^1
1Universidade Federal Fluminense
Resumo: O presente artigo tem por objetivo otimizar a verificação de filmes de gamagrafias de amostras de tubos flexíveis submetidos a ensaios dinâmicos, por meio de técnicas de Processamento Digital de Imagens. Tubos flexíveis são estruturas constituídas de camadas cilíndricas poliméricas e camadas metálicas com arranjo helicoidal, sendo cada uma atuando com uma determinada função e característica. A disposição e dimensionamento dessas camadas têm como objetivo a melhor adaptação da estrutura a determinados projetos. Das fotos de filmes de gamagrafia obtidas, foram extraídas amostras que representassem as dificuldades comuns para a identificação das Armaduras de Tração. Foram desenvolvidos algoritmos considerando filtros direcionais, de suavização e de contraste, que aplicados às amostras permitiram a identificação dos arames e sua direção, tarefa anteriormente realizada manualmente. Com isto é possível propor um sistema de automação da inspeção de tubos flexíveis.
Palavras-chave: inspeção; tubos flexíveis; processamento e análise de imagens; gamagrafia.
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CON10-0293 - ANÁLISE DE SUAVIDADE DE TRAJETÓRIAS ROBÓTICAS DEFINIDAS POR SEGMENTOS DE RETAS CONCORDANTES POR POLINOMIAIS
Ferreira, Werley Rocherter Borges¹; Carvalho, João Carlos Mendes^1
1Universidade Federal de Uberlândia
Resumo: Em manipuladores industriais e máquinas ferramentas são geralmente utilizadas trajetórias compostas por segmentos lineares com concordância parabólica (LSPB - "Linear Segments with Parabolic Blends"). Este tipo de trajetória é muito utilizado por permitir um movimento rápido e também devido à baixa complexidade computacional. No entanto, neste método a aceleração tem um perfil retangular, o que introduz transientes no movimento, provocando vibrações estruturais o que resulta em deficiência de acompanhamento do trajeto e aumentando o desgaste dos atuadores. Para suavizar o movimento, geralmente é utilizada uma função polinomial de maior ordem. Isto é possível pela imposição de novas condições de restrição nos pontos de concordância da trajetória. Com a eliminação das descontinuidades das acelerações nas articulações, as vibrações estruturais são reduzidas. Porém, o trajeto desenvolvido pelo manipulador passa por uma distância relativamente grande do ponto de interseção das duas retas. Em algumas tarefas específicas é necessário que o trajeto passe o mais próximo possível dos pontos que definem o trajeto. Neste trabalho, são apresentadas trajetórias compostas por segmentos lineares com concordância por funções polinomiais com ordem superior a dois. Para a obtenção das mesmas será considerada uma condição de proximidade entre a curva e o ponto de interseção dos segmentos que definem a trajetória,além da continuidade de posição, velocidade, aceleração e jerk. Exemplos são apresentados para a análise da metodologia.
Palavras-chave: Concordância polinomial; Planejamento de trajetórias; Robô industrial.
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CON10-0575 - ANÁLISE DO TIPO FMEA APLICADO NA DIAGNOSE DE FALHAS NOS SISTEMAS HIDRAULICOS DE REGULADORES DE VELOCIDADE DA TURBINA FRANCIS.
Hidalgo, E.M.P.¹; Souza, G.F.M.^1
1Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Resumo: Resumo: O presente trabalho visa apresentar a aplicação da análise de modos e efeitos de falha (FMEA - Failure mode and effects analysis), na diagnose de falhas do sistema hidráulico de reguladores de velocidade de turbinas hidráulico do tipo Francis. Em função da demanda, o regulador de velocidade atua sobre a posição das pás do distribuidor controlando a abertura e conseqüentemente a vazão que chega ao rotor, gerando apenas a energia necessária para o consumo. Além disso, permite prevenir a sobrecarga do rotor da turbina devido ao excesso de velocidade A partir da aplicação da análise do FMEA, é possível obter informação útil para a seleção de soluções ou/e atividades de manutenção mais eficientes no controle ou eliminação de um efeito indesejável devido ao comprometimento da função principal do regulador de velocidade. Como resultado deste trabalho propõe-se propostas de manutenções para cada componente critico do sistema, baseando-se nos conceitos de Manutenção Centrada em Confiabilidade.
Palavras-chave: FMEA; Regulador de Velocidades; Turbinas Francis; Politicas de manutenção.
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CON10-1646 - APLICAÇÃO DE MÉTODO DE CONTORNOS ATIVOS RADIAIS COM ENERGIA HILBERTIANA NA SEGMENTAÇÃO DE IMAGENS DE ENSAIOS DE DUREZA BRINELL
Alexandria, Auzuir Ripardo de¹; Cortez, Paulo César Cortez²; Almeida, Thomaz Maia¹; Bessa, Jéssyca Almeida¹; Cavalcante, Tarique da Silveira²; Rebouças Filho, Pedro Pedrosa²; Felix, John Hebert da Silva²; Araújo, André Luiz de Souza¹; Albuquerque, Victor Hugo Costa de^3
1Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará; ²Universidade Federal do Ceará; ³Universidade Federal da Paraíba
Resumo: Os métodos de contornos ativos tem obtido bons resultados na segmentação de imagens em situações de baixa relação sinal/ruído. Estes métodos consistem na minimização da energia total do contorno calculada pela soma da energia interna, função da geometria da curva e da energia externa, função de características provenientes da imagem a ser segmentada. Tradicionalmente, a energia externa é obtida pelo gradiente da imagem analisada. Dentre os métodos de contornos ativos, os métodos radiais, possuem menor complexidade computacional e resultados satisfatórios quando aplicados em uma avaliação em tempo real. Neste trabalho é proposta a utilização da transformada de Hilbert para gerar uma nova energia externa denominada de energia Hilbertiana que compõe os contornos ativos radiais para a segmentação da identação da dureza Brinell, bem como seu valor. Testes realizados em 20 identações a partir do ensaio de dureza Brinell mostram que o método radial é satisfatório para essa finalidade, realizando a segmentação de forma adequada, em conjunto com a energia Hilbertiana.
Palavras-chave: snakes radiais; transformada de Hilbert; energia hilbertiana; Visão Computacional; segmentação de imagens; ensaio de dureza; Brinell.
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CON10-0475 - APLICAÇÃO DE UM ALGORITMO RECURSIVO DE ESTIMATIVA DE MASSA A UM SISTEMA AUTOMÁTICO DE TRANSPORTE URBANO
Sarmanho Jr., Carlos Arthur Carvalho¹; Perondi, Eduardo André¹; Sobczyk, Mário Roland^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Resumo: Neste trabalho, discute-se a utilização de um algoritmo recursivo de estimativa de massa na operação de um sistema automático de transporte urbano de pessoas denominado Aeromóvel. A estrutura matemática do algoritmo é apresentada, incluindo uma análise de suas propriedades de convergência. Um estudo detalhado de seu procedimento experimental de validação é igualmente desenvolvido. A efetividade do algoritmo de estimativa em estudo é ilustrada por meio de resultados tanto de simulação como obtidos experimentalmente.
Palavras-chave: sistemas automáticos de transporte urbano; identificação de parâmetros; estimador de massa.
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CON10-2093 - APLICAÇÕES DE TÉCNICAS DE CONTROLE LPV NUM SISTEMA DE VIBRAÇÃO TORCIONAL ELETROMECÂNICO
Rodrigues, Luis Antonio¹; Camino, Juan F.¹; Peres, Pedro L. D.^2
1UNICAMP/FEM/DPM; ²UNICAMP/FEEC/DT
Resumo: Este artigo propõe a aplicação de técnicas de controle robusto e por ganho escalonado para sistemas lineares discretos no tempo com parâmetros variantes (LPV) num sistema de vibração torcional eletromecânico. Os controladores por realimentação de estado são projetados de forma a minimizar um limitante superior do desempenho H_infinito do sistema LPV em malha fechada. O sistema de vibração torcional eletromecânico é composto por dois discos rotacionais ligados por uma mola torcional, em que um dos discos possui um freio eletromagnético com coeficiente de amortecimento variante no tempo. Simulações numéricas comprovam as vantagens dos controladores por ganho escalonado.
Palavras-chave: Sistemas Lineares Variantes no Tempo; Estabilidade de Sistemas Discretos; Sistemas Politópicos; Desempenho H_infinito; Ganho Escalonado.
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CON10-1871 - ARQUITETURA DE CONTROLE DISTRIBUÍDO PARA SISTEMAS PRODUTIVOS
Souit, Samira¹; Fattori, Caio Cesar¹; Melo, José Isidro Garcia²; Junqueira, Fabrício¹; Miyagi, Paulo Eigi^1
1Escola Politécnica da Universidade de São Paulo; ²Universidad del Valle, Colombia
Resumo: Os mercados estão se tornando independentes de barreiras geográficas e as indústrias têm procurado novas configurações de sistemas produtivos (SPs), passando de estruturas centralizadas para estruturas distribuídas, deslocando suas plantas produtivas para países com reservas de energia e baixos custos operacionais. Para permitir a coordenação e gerenciamento desta nova estrutura distribuída, elas aproveitam os avanços das tecnologias mecatrônicas e da informação, as quais permitem uma maior cooperação transnacional e provêem aos administradores e engenheiros uma visão global dos SPs. Neste novo contexto, as empresas são consideradas partes de um consórcio onde os SPs são compostos por componentes (subsistemas) com diferentes níveis de autonomia. Estes componentes independentes são instalados de modo disperso fisicamente e, para o usuário do sistema, formam uma unidade. Desta forma, um componente do sistema distribuído pode compartilhar os recursos dos outros componentes, o que assegura uma flexibilidade estrutural. Esse tipo de sistema apresenta novos problemas de integração e coordenação de componentes, que têm que ser superados para se chegar a uma efetiva implementação. A implementação de um SP distribuído e disperso deve assegurar a flexibilidade dos processos produtivos, os procedimentos de rearranjo de processos para atender a futuros requisitos, a escalabilidade do sistema permitindo a inclusão de novos componentes sem reduzir o desempenho, a padronização das partes estruturais de modo a manterem a integração em um ambiente heterogêneo, próprio dos SPs, e a integridade da informação e o pronto acesso aos operadores do sistema. Estes problemas indicam que o controle dos processos produtivos deve garantir uma troca de mensagens de comando e de monitoração com segurança considerando a estrutura distribuída e dispersa do SP. Desta forma, este trabalho propõe uma arquitetura de controle distribuído, orientada a serviço para a supervisão dos sistemas produtivos.
Palavras-chave: Sistemas produtivos; Sistemas distribuídos; Orientação a serviços; Arquitetura de controle.
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CON10-1830 - CARACTERIZAÇÃO DA ESCALA DE MATURAÇÃO DE FRUTAS UTILIZANDO TÉCNICAS DE PROCESSAMENTO E ANÁLISE DE IMAGENS DIGITAIS
Costa, Pedro Bastos¹; Delfino, Allan da Silva²; Gomes, Juliana F. S.¹; Leta, Fabiana Rodrigues^2
1Inmetro / Universidade Federal Fluminense; ²Universidade Federal Fluminense
Resumo: Como forma de garantir a qualidade na produção de frutas e uniformizar este tipo de produção para a exportação, foram criadas normas e regulamentos para a classificação de frutas. O objetivo desta classificação é a separação dos frutos em lotes uniformes, com as mesmas características de cor, maturação, textura e sabor. Este tipo de classificação, mesmo depois da automação de diversos setores industriais, ainda é uma tarefa, na maioria dos casos, realizada por seres humanos. No entanto, diversos estudos estão sendo desenvolvidos com o objetivo de realizar a classificação e seleção de frutas de forma automatizada a partir de sistemas de visão computacional. O objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento de um sistema automático para a caracterização do estado de maturação de frutas, considerando iluminação controlada e técnicas de visão computacional. Os resultados permitem propor um processo possível de ser implementado por pequenos e médios produtores.
Palavras-chave: inspeção automatizada; processamento e análise de imagens; maturação de frutas; visão computacional.
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CON10-1599 - CONFECÇÃO DE PLOTTER PCB PARA O MERCADO LOCAL
Trueb, Sarah¹; Veiga, Daniel Thadeu Torres Fernandes¹; Silva, Fausto Amancio^1
1UNIFACS
Resumo: O presente artigo apresenta os resultados obtidos a partir da criação de um plotter 2D, uma máquina capaz de realizar prototipagem rápida de placas de circuito impresso de Simples e Dupla face, a partir da integração entre o software próprio e o protótipo construído. Visto que esse serviço é totalmente nacional, a sua fabricação apresenta baixo custo final e tem como principal alvo o mercado composto por pequenas empresas, universidades e centro de pesquisas. Segundo à ABRACI (Associação Brasileira de Circuito Impresso), atualmente no mercado nacional existe um déficit anual de aproximadamente 3.216.000 m² de placas de circuito nos segmentos de face simples e dupla face,. Ainda assim, em âmbito nacional este é um mercado pouco explorado, visto que a oferta ainda é muito pequena e as taxas de importação são elevadas. Dessa forma, a possibilidade de venda do plotter e/ou a venda das placas de circuito impressas a partir da própria máquina é um mercado promissor. O objetivo desse artigo é mostrar esse funcionamento, visando a entender a importância desse projeto no mercado local.
Palavras-chave: plotter; placa; circuito; impresso.
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CON10-1324 - CONFIRMAÇÃO EXPERIMENTAL DO COMPORTAMENTO DA VAZÃO VOLUMÉTRICA DO AR COMO FLUIDO DE CONTROLE EM SERVOPOSICIONADOR POR MEDIÇÃO DIRETA
Schneider, Eduardo Luis¹; Dill, Rafaela Brittes^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Resumo: Este trabalho trata de sistemas dinâmicos de posicionamento pneumático aplicados em máquinas que requerem precisão e potência durante seu funcionamento e cujo controle depende da reprodução fiel de seu comportamento através do uso de uma modelagem matemática consistente. Tais sistemas são utilizados em equipamentos de processamento e transporte de produtos, levantamento de pesos, sistemas de refrigeração e outros dispositivos, amplamente aplicados em uso industrial, com a finalidade de executar movimentos com o elemento de atuação. Um atuador do tipo posicionador pneumático representa um sistema composto por três elementos básicos: uma servoválvula, um cilindro com êmbolo e uma massa a qual se deseja estabelecer o posicionamento. No entanto, características como a não linearidade das vazões mássicas e volumétricas de ar, inerentes a estes sistemas, tem dificultado a ação de controle sobre os mesmos, gerando imprecisão na previsão do seu comportamento. Diante disto, o objetivo deste trabalho é o estudo da modelagem clássica que descreve o comportamento de um posicionador pneumático. A estratégia constituiu-se na análise do comportamento das vazões volumétricas relacionadas com o tempo de enchimento e esvaziamento das câmaras do cilindro e a variação da tensão em ambos os modelos. Realizaram-se simulações computacionais do sistema e testes numa bancada experimental no Laboratório de Mecatrônica e Controle da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - LAMECC. A análise deste trabalho efetivouse pela comparação dos resultados adquiridos da modelagem numérica clássica com dados da análise experimenta do comportamento dinâmico das curvas de vazão ao longo do tempo. Obteve-se uma reprodução satisfatória do comportamento esperado do modelo matemático para uma faixa restrita de sinais de tensão constante aplicada para os quais os efeitos das não-linearidades do sistema podem ser desprezados. Além disso, realizou-se o mapeamento da faixa de sinais de tensão nas quais o comportamento das curvas estudadas apresentavam discrepâncias.
Palavras-chave: Posicionador pneumático; Vazão volumétrica; Cilindro atuador; Servoválvula.
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CON10-1013 - CONSTRUÇÃO DE MAPAS LOCAIS 3-D UTILIZANDO VISÃO MONOCULAR PARA FINS DE NAVEGAÇÃO DE ROBÔS MÓVEIS AUTÔNOMOS
Santos, Guilherme Leal¹; Alsina, Pablo Javier^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Resumo: A localização e mapeamento simultâneos (Simultaneous Localization and Mapping - SLAM) é uma abordagem em que um robô móvel autônomo utiliza observações de marcas no ambiente para construir um mapa local e para localizar-se. O uso de uma única câmera como sensor primário no SLAM possui algumas particularidades, pois é um desafio determinar a profundidade de uma característica utilizando visão monocular, por haver somente medidas 2-D de estruturas 3-D. Neste trabalho é apresentado uma técnica de SLAM visual monocular, que utiliza características encontradas em uma sequência de imagens através do descritor SURF (Speeded Up Robust Features) para determinar quais características podem ser utilizadas como marcas. Para iniciar o mapeamento e localização, é necessário primeiro determinar a posição das marcas presentes no ambiente. Para isso, tem-se disponível apenas as coordenadas (u,v) das características detectadas na imagem e os parâmetros intrínsecos e extrínsecos da câmera. Assim, para a inicialização das marcas, foi utilizada a técnica de inicialização atrasada. Com a posição estimada das marcas, foi possível estimar a posição atualizada do robô a cada passo; obtendo resultados satisfatórios que comprovam a eficiência do sistema de SLAM visual monocular proposto neste trabalho.
Palavras-chave: Mapas Locais 3-D; Speed up Robust Features (SURF); Simultaneous Localisation and Mapping (SLAM); Visão Monocular.
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CON10-2186 - CONSTRUINDO ROBÔS DE BAIXO CUSTO A PARTIR DE LIXO TECNOLÓGICO
Lima, Emerson Ferreira de Araújo¹; dos Santos, José Cláudio¹; da Silva, Rodrigo Mero Sarmento¹; Ferreira Neto, Marcos José¹; Barbosa, Walysson Vital^2
1Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Alagoas - Campus Palmeira dos Índios; ²Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Alagoas - Campus Palmeira dos Índios
Resumo: Nas últimas décadas, tecnologias que envolvem equipamentos eletroeletrônicos e informática vêm se desenvolvendo em ritmo acelerado. Contudo, esta evolução leva ao descarte de tecnologias "antigas", descarte este que vem crescendo bastante e que não tem tido tratamento adequado, gerando o chamado lixo tecnológico (e-lixo). Este tipo de lixo tem provocado danos consideráveis ao meio ambiente e à qualidade de vida de populações que se encontram expostas a esse tipo de dejeto, uma vez que estes apresentam metais pesados em sua composição. Estima-se que sejam produzidas de 20 a 50 milhões de toneladas ao ano de sucata eletrônica no mundo, cerca de quatro mil toneladas por hora. Buscar alternativas para minimização dos efeitos deste descarte é fundamental. Nesse sentido, muitas empresas também têm trabalhado para desenvolver produtos que consumam menos energia ou que sejam menos agressivos ao meio-ambiente. A maior parte dos países desenvolvidos tem mecanismos para expandir a reciclagem de e-lixo. No Brasil, entretanto, a discussão ainda é superficial. Uma alternativa para aproveitamento do e-lixo é a metarreciclagem, que consiste em prolongar a vida útil de peças e aparelhos ou transformá-los utilizando sucatas como matéria-prima. Um caminho, dentro da metarreciclagem, é a robótica, considerada hoje a mola mestra de uma nova mutação dos meios de produção, isto devido a sua versatilidade. Neste artigo, é apresentada uma proposta para reutilização do e-lixo para a construção de robôs inteligentes de baixo custo, através da criação de um catálogo de peças passíveis de utilização em robôs e da apresentação da construção de alguns protótipos. Com isso, as escolas e todos que tem dificuldades de acesso à robótica, devido aos altos custos de kits de robótica, poderão ter acesso a essa tecnologia a custo praticamente zero, simplesmente reutilizado equipamentos encontrados em casa e que iriam para o lixo.
Palavras-chave: Robótica; Reciclagem; Lixo-Tecnológico.
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CON10-0768 - CONTROL DE TRANSMITANCIA DE LUZ VISIBLE EN FACHADAS DE EDIFICIOS MEDIANTE ACRISTALAMIENTOS DE PARTÍCULAS SUSPENDIDAS SPD
Andrade, Jairo Alberto¹; Sierra, Fabio Emiro^1
1Universidad Nacional de Colombia
Resumo: Se presentan los resultados de modelamiento y control de una ventana de tecnología moderna realizada de material cromogénico. La tecnología de partículas suspendidas SPD empleada en fachadas de edificios y viviendas permite regular continuamente la cantidad de luz visible y calor solar entrante a la construcción a través de acciones eléctricas. Con el propósito de mejorar la precisión y confiabilidad en la regulación de la transmitancia de luz visible se ha implementado un sistema de control realimentado. Se diseñó y construyó un prototipo experimental a pequeña escala para las pruebas realizadas. Una característica estática no lineal fue obtenida mediante experimentación y un sistema de 2do orden encontrado a través de métodos de identificación representó fielmente la dinámica del sistema. El diseño del controlador fue ejecutado bajo un enfoque clásico de espacio de estados y fue probado satisfactoriamente tanto en simulación como de forma experimental.
Palavras-chave: Materiales cromogénicos; Dispositivos de partículas suspendidas; Identificación de sistemas; Realimentación de variables de estado; Sistemas de control de luz día.
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CON10-0173 - CONTROLE ANTECIPATORIO APLICADO A UMA COLUNA DE DESTILAÇÃO AZEOTROPICA NAO-CONVENCIONAL
Vasconcelos, Andre Luis Sousa¹; Brito, Romildo Pereira¹; Vasconcelos, Luis Gonzaga Sales^1
1Universidade Federal de Campina Grande
Resumo: Colunas de destilação, em geral, constituem uma fração significativa do investimento de capital e do custo de produção de plantas químicas e petroquímicas. Portanto, necessitam ser projetadas e controladas para manterem-se nas condições operacionais ótimas. Neste trabalho, desenvolveu-se uma nova proposta para uma estratégia de controle de composição para uma coluna de destilação com comportamento azeotrópico não-convencional. A referida coluna faz parte do sistema de purificação do 1,2-dicloroetano (1,2-EDC ou C2H4Cl2) de uma planta comercial de produção de cloreto de vinila (MVC ou C2H3Cl). Cloreto de vinila é a principal matéria prima para a produção de policloreto de vinila (PVC), um dos termoplásticos mais consumidos no mundo. Algumas particularidades desta coluna e dos requisitos do sistema de controle propiciam e este estudo de caso aspectos não usuais. Trata-se de uma destilação multicomponente de alta pureza, com alta razão de refluxo, onde a mistura apresenta um comportamento azeotrópico não convencional. As respostas em malha aberta para perturbações na vazão de alimentação e na carga térmica do refervedor apresentam substancial sobreelevação e inversão. Os requisitos do sistema de controle são incomuns por incluírem controle de composição de dois componentes em níveis de concentração de partes por milhão na corrente da base da coluna, sendo que um deles, mais precisamente o CCl4 possui volatilidade intermediaria na mistura. A coluna apresenta dificuldades de estabilização deste componente. O projeto de um sistema de controle para um processo com as características citadas representa um grande desafio. Durante o desenvolvimento da estratégia de controle do processo, foi utilizada a abordagem de controle clássico e controle robusto, juntamente com ferramentas computacionais como os simuladores de processos Aspen PlusTM e Aspen DynamicsTM e o aplicativo matemático MATLAB/SIMULINKTM. Verificou-se que os efeitos da vazão de alimentação e da vazão de refluxo sobre a composição na base eram contrários, o que nos levou a concluir que a melhor estratégia de controle seria um controle Feedforward, onde para uma dada modificação na vazão da alimentação o sistema de controle ajusta a vazão de refluxo de modo que a soma dos efeitos de cada uma dessas vazões nas composições de CCl4 e CHCl3 se anulam mantendo assim a composição controlada na base da coluna. O desempenho do sistema de controle superou as expectativas em termos de controle das concentrações de CHCl3 e CCl4 na base da coluna, inclusive, mantendo praticamente inalterada a perda de 1,2 EDC pela vazão de destilado.
Palavras-chave: Destilação; Controle Feedforward; Simulação.
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CON10-0254 - CONTROLE DA ROTAÇÃO DE MOTOR DE VENTILADOR AXIAL DE SOPRO LIVRE PARA O CONFORTO TÉRMICO
Magalhães Filho, Paulo¹; Ferreira Sobrinho, José Pinto²; Bianchi, Inácio¹; Castro, José Nédilo Carrinho^1
1Unesp; ²Spectrum Engenharia de Comunicação
Resumo: O trabalho apresenta um dispositivo para controle de rotação por sensor de temperatura de motor de ventilador axial de sopro livre, em particular, de ventiladores de mesa, com diâmetro externo de 40 cm. Em pesquisa de campo observou-se que os ventiladores, em sua totalidade, utilizam o mesmo tipo de controle do motor de corrente alternada (motores de pólos sombreados), ligados na rede elétrica residencial, em 127 ou 220 Vac. Eles possuem controles manuais liga-desliga, com três velocidades de rotação, manualmente selecionadas e de acordo com os enrolamentos do motor, sendo mínima, média e máxima. Esse fato incentivou e motivou o desenvolvimento de um equipamento de controle eletrônico automático de velocidade, utilizando-se para isso de um sensor de temperatura e um circuito eletrônico, inicialmente ajustado para três níveis de temperatura ambiente. Neste dispositivo de controle foram utilizados relés para fazer a variação automática de rotação do motor. Na evolução do dispositivo foi utilizado um microcontrolador PIC-16F877, ao invés de relés, e através de sua programação, foi conseguido o controle automático desejado. Assim, este trabalho apresenta ao mercado uma alternativa hoje inexistente para o controle de rotação deste tipo de motor, a qual objetiva a melhoria de conforto térmico.
Palavras-chave: Conforto térmico; controle de rotação; sensor térmico.
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CON10-1005 - CONTROLE DE PERSEGUIÇÃO DE MOVIMENTOS DE UMA PLATAFORMA AUTOMATIZADA PARA TRANSFERÊNCIA DE CARGA E DESCARGA OFFSHORE USANDO VISÃO ARTIFICIAL
França, Horácio Lima¹; Da Silva, João Carlos Pereira¹; Lengerke, Omar¹; França, Felipe Maia Galvão¹; Dutra, Max Suell^1
1UFRJ
Resumo: Reproduzir os movimentos de um navio por plataformas automatizadas, sem o uso de sensores que forneçam dados exatos sobre as variáveis numéricas envolvidas é um problema não trivial. Criar um sistema de visão artificial que siga a cadência do navio em seis graus de liberdade é o objetivo desta pesquisa. Dado que resposta em tempo real é um importante requisito neste caso, decidiu-se por desenvolver uma rede neural artificial Booleana que consiga identificar e acompanhar pontos de interesse quaisquer que possam definir, em conjunto, um modelo da movimentação de uma embarcação observada. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um protótipo baseado no modelo de perceptron Booleano WiSARD (Wilkie, Stonham and Aleksander's Recognition Device), que está sendo implementado na linguagem de programação C em um computador desktop utilizando como entrada uma webcam comum.
Palavras-chave: Plataformas automatizadas; WiSARD; Visão Artificial.
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CON10-2355 - CONTROLE DE PLATAFORMA DE STEWART ATUADA POR CABOS
Back e Travi, Alexandre¹; Gois, Jorge Audrin Morgado de^1
1IME
Resumo: Neste trabalho é feita uma breve introdução a uma plataforma de Stewart atuada por cabos, também conhecida como manipulador paralelo por baseado em tendões (MPBT). Quando empregados quatro cabos para acionar a plataforma, haverá tres graus de liberdade, entretanto se for utilizado o peso da plataforma, o sistema necessita de apenas dois atuadores. Esta plataforma é acionada por motores de passo, os quais controlam os cabos que movem a plataforma atrvés de seu espaço de trabalho. Inicialmente é discutido nesse trabalho o controle aberto do sistema.
Palavras-chave: manipulador paralelo; atuação por cabos; controle baseado em modelo.
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CON10-1294 - CONTROLE DE TRAJETÓRIAS PARA ROBÔS MÓVEIS UTILIZANDO LÓGICA FUZZY
Lulio, Luciano Cássio¹; Megda, Poliane Torres¹; Becker, Marcelo¹; Caurin, Glauco Augusto de Paula¹; Tronco, Mario Luiz^2
1Universidade de São Paulo; ²Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"
Resumo: Neste trabalho será apresentada a aplicação de Lógica Fuzzy como controlador à navegação autônoma de robôs móveis não-holonômicos em uma plataforma de simulação virtual (Webots) e ao robô real e-Puck. Para tal robô, o controlador Fuzzy (código FIS Matlab) será responsável pelas decisões de desvio de obstáculos em um ambiente estático, com base nos sensores ópticos frontais do robô evitando os obstáculos encontrados em seu caminho, e pela trajetória ao melhor caminho estimado. Logo, a Lógica Fuzzy foi escolhida devido a sua simplicidade, já que as decisões a serem tomadas serão enquadradas dentro de faixas pré-determinadas. O controlador desenvolvido considera a cinemática do e-Puck, uma vez que os dados de entrada do sistema (distância relativa) são obtidos através dos sensores ópticos, e os resultados esperados são o controle das velocidades das rodas e esterçamento das mesmas para que o robô possa desviar dos obstáculos encontrados. A implementação do algoritmo Fuzzy é feita através da plataforma computacional Matlab e incorporado à plataforma de simulação Webots em linguagem C. Como resultados à aplicação do controlador Fuzzy, têm-se os modelos de variação de inferência para cada estado de entrada, correspondente aos valores de saída desejados. As entradas escolhidas são: (DOF, DOE e DOD, respectivamente, Distância do Obstáculo Frontal, Distância do Obstáculo á Esquerda e Distância do Obstáculo à Direita), que assumem os valores à suas funções-membro: 0,7 em padrão constante para a detecção de objetos "muito próximos" (near at hand - NaH), 0,6, para o estado "próximo" (near - N). Para o estado "longe" (far - F), o valor em padrão linear decrescente para ambas as funções-membro é entre 0 à 0,25, uma vez que, a distância relativa do sensor óptico ao objeto não é passível de colisão. Já para as saídas desejadas, processo de inferência que resulta no estado de Defuzzyficação por Centróide para as funções-membro VRE e VRD (Velocidade da Roda Esquerda e Velocidade da Roda Direita) estabelece a variação de estado de pertinência entre 0 à 0,1 em padrão constante para o estado 'f' (fast), entre 0,25 à 0,4 (em padrão linear crescente), entre 0,4 à 0,6 (em padrão constante) e entre 0,6 à 0,7 (em padrão linear decrescente) para o estado 's' (slow). Já para o estado 'fcurve' (fast curve), os valores de inferência são entre 0,7 à 0,8 (em padrão linear crescente) e entre 0,8 à 1 (em padrão constante). O controlador Fuzzy, com estado de inferência trapezoidal nas instâncias de maior proximidade do sensor óptico com os obstáculos, responde de forma significativa aos esterçamentos à direita e esquerda, procurando o melhor caminho de rota livre para o robô e-Puck navegar. Da mesma, forma, foi possível aplicar na plataforma de simulação os conceitos de teoria Fuzzy a um controlador de navegação em um ambiente de múltiplos robôs, cada qual respondendo ao nível de percepção sensorial à obstáculos estáticos e ao tráfego dinâmico dos demais robôs.
Palavras-chave: Planejamento de Trajetórias; Lógica Fuzzy; Robôs Móveis; Navegação autônoma; Desvio de obstáculos.
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CON10-0724 - CONTROLE DE UM SISTEMA DE LEVITAÇÃO MAGNÉTICA UTILIZANDO A TÉCNICA DE ALOCAÇÃO DE PÓLOS
Júnior, Carlos Antônio Vieira Vasconcelos¹; Schnitman, Leizer^1
1Universidade Federal da Bahia
Resumo: O desenvolvimento de projetos de sistemas de controle para sistemas não lineares tem sido cada vez maior, em virtude de sua utilização em diversas aplicações práticas. Nesse contexto, este trabalho apresenta uma metodologia para aplicação de técnicas de controle linear a um Sistema de Levitação Magnética (SLM), que possui dinâmica não linear. O laboratório de controle da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia dispõe atualmente de uma planta (um kit didático) de um levitador magnético disponível para testes práticos. Assim sendo, este trabalho apresenta resultados teóricos e práticos obtidos para o projeto do controle do SLM utilizando os softwares MATLAB e Executive respectivamente, sendo este segundo um software de comunicação com a planta oferecido pelo fabricante. O objetivo é controlador a posição do disco magnético a partir de um sinal de referência. Para efeito de comparação, utilizou-se o mesmo sinal de referência para os projetos. Para execução do projeto, inicialmente, a técnica de linearização exata é aplicada com o objetivo de, por meio de uma realimentação dos estados do sistema, obter um sistema linear. Este processo de linearização é realizado por meio do cancelamento direto das funções não lineares que representam o modelo fenomenológico do sistema. Em seguida, com o sistema linearizado, é possível aplicar técnicas clássicas de controle linear. Neste trabalho, foi utilizada a técnica de alocação de pólos, que consiste na alocação de todos os pólos de malha fechada do sistema em qualquer posição desejada de modo que a estabilidade do sistema seja garantida.
Palavras-chave: Controle não linear; Linearização exata; Realimentação de estados; Alocação de pólos; Levitação magnética.
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CON10-1436 - CONTROLE DE UMA JUNTA ROBÓTICA UTILIZANDO CONTROLADOR PID NA FORMA RST
Corrêa, Fernanda Cristina¹; Silva, Ludmila Corrêa de Alkmim e¹; Dedini, Franco Giuseppe^1
1Universidade Estadual de Campinas
Resumo: Um manipulador robótico é um dispositivo que tem por função posicionar e orientar um mecanismo existente na sua extremidade realizando a fixação adequada de ferramentas definidas pelo tipo de tarefa a executar. Cada junta de um robô é constituída de um motor de corrente contínua, associado a um redutor de velocidade e um transdutor de posição, para medida e controle de posição e velocidade. A trajetória do robô é definida através de um conjunto de ângulos associados ao movimento angular de cada grau de liberdade do robô (junta), que, após a aplicação de um algoritmo de interpolação, servirá como sinal de referência para o controlador de posição de cada junta. O controle dos movimentos de robôs constitui um problema complexo, pois, o movimento da estrutura mecânica se realiza através de movimentos de rotação e translação de suas juntas que devem ser controladas simultaneamente e cujo acoplamento dinâmico dificulta o controle independente das mesmas, sendo que o comportamento da estrutura articulada é fortemente não linear. Em geral, a maioria dos robôs industrial utilizam um controlador numérico do tipo PID, a parâmetros constantes, que atua sobre o erro de posicionamento do robô. Um dos problemas característicos desse tipo de controlador é a sua não-adaptabilidade com relação às mudanças de posição, velocidade e carga do robô. Para um bom desempenho dessa estratégia de controle, é necessário trabalhar com velocidades baixas, em que os componentes dinâmicos são menos preponderantes. No entanto, para processos complexos, tais como processo do tipo multivariável, de ordem elevada, com atraso dominante, variante no tempo, ou quando as especificações do projeto são muito rígidas, este tipo de controlador pode apresentar problemas. Para a implementação de controladores em tempo real, torna-se necessário a utilização de controladores discretos no tempo. No projeto de um controlador através de alocação de pólos, utilizados no projeto de um controlador discreto, utiliza-se uma lei de controle linear, designada forma RST. Desta forma, este trabalho apresenta o estudo do controlador PID na forma RST através de simulações que compare o desempenho do controlador PID com o controlador PID na forma RST.
Palavras-chave: robótica; controlador PID; forma RST.
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CON10-0556 - CONTROLE NEUROFUZZY PARA RODAS ELÉTRICAS TRASEIRAS EM VEÍCULOS DE PASSEIO CONVERTIDOS EM VEÍCULOS HÍBRIDOS 4X4
Sampaio, Rafael Coronel Bueno¹; Becker, Marcelo¹; Lemos, Vinícius Leite¹; Ribeiro, Jussara¹; Caurin, Glauco Augusto de Paula^2
1Mechatronics Lab-SEM-EESC-USP, São Carlos, Brazil; ²Mechatronics Lab-SEM-EESC-USP, São Carlos, Brazil
Resumo: Considerando a crescente demanda por sistemas motorizados alimentados por energia "limpa", o presente trabalho descreve o projeto de um sistema de controle de rodas elétricas para veículos de passeio pré-existentes convertidos em veículos híbridos 4x4, dotados de tração elétrica traseira independente para manobras a velocidades indicadas para perímetro urbano (abaixo de 60 Km/h), preservando-se o motor a combustão na tração dianteira, o qual pode ser aproveitado nas demais situações. Essa configuração pode se tornar uma alternativa viável para a indústria automobilística, aperfeiçoando-se o desempenho veicular na redução do consumo de combustível de origem fóssil em tais situações de tráfego, onde a emissão de poluentes ocorre com maior intensidade. O estudo faz uma análise da dinâmica e da cinemática do veículo em 2D utilizando-se da Geometria de Ackerman, o que permitiu estimar o raio da manobra executada através da leitura dos sensores de esterçamento das rodas dianteiras do veículo. A partir do raio de curva obtido, o controlador calcula as velocidades angulares que cada uma das rodas traseiras deve desenvolver individualmente e, por meio do controle de corrente, ajusta as velocidades angulares dos dois motores elétricos acoplados às mesmas, de maneira que o veículo apresente um comportamento adequado em manobras, atendendo aos requisitos de estabilidade. Desenvolveu-se um modelo parametrizado do veículo em simulador, incluindo o estudo da sua dinâmica/cinemática em Matlab/Simulink. O projeto do sistema de controle baseou-se em técnicas de inteligência artificial, considerando-se o desenho de um controlador fuzzy para o ajuste das velocidades das rodas. Posteriormente, uma rede neural feedforward de quatro camadas foi treinada de modo a substituir as ações do controlador.
Palavras-chave: Veículo Híbrido; Sistema de Controle; Dinâmica Veicular; Modelagem; Mecatrônica.
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CON10-0386 - DESENVOLVIMENTO DE KIT PARA AUTOMAÇÃO DE CADEIRA DE RODAS CONVENCIONAL
Vidal Filho, Walter de Britto¹; Quintero, Carlos Humberto Llanos²; Ávila, Rafael²; Queiroga, Guilherme³; Els, Rude H. Vans^4
1Universidade Federal de Pernambuco; ²universidade de Brasília; ³TIPOD ltda; ⁴rudi@unb.br
Resumo: O presente trabalho aborda o desenvolvimento de um Kit que permite transformar uma cadeira de rodas convencional em uma motorizada com controle por joystick. A necessidade de cadeiras de rodas motorizadas é encontrada nos casos de usuários que não possuem destreza ou força nos braços para usar as convencionais. Contudo usuários com destreza que utilizam cadeiras convencionais, quando ficam idosos, vão necessitar de auxilio para movê-las. Consulta a uma associação de portadores de deficiência evidenciou a importância de cadeiras de rodas motorizadas de custo acessível a esta população. As cadeiras motorizadas encontradas no mercado possuem um custo que impede o acesso a uma grande parcela desta população. A revisão da literatura mostra que várias iniciativas foram feitas para desenvolver cadeiras motorizadas que apresentam alguma inovação as já existentes. As cadeiras de rodas motorizadas podem ser classificadas nas que possuem um projeto dedicado e nas adaptadas. Esta ultima visa redução de custo para o usuário, pois as encontradas no mercado possuem uma estrutura projetada para ser motorizada, o que aumenta o custo e causa total dependência do usuário ao sistema. Uma outra vantagem de motorizar uma cadeira convencional é a possibilidade da mesma ser usada manualmente, quando houver pane do sistema motorizado ou quando o usuário tiver necessidade de se exercitar. Nas cadeiras motorizadas de mercado, uma pane do sistema, coloca o usuário em condição de dependência de terceiros para movimentar-se. O presente artigo descreve a metodologia de projeto dos sistemas que compõem o Kit de automação de cadeiras convencionais. São descritos o sistema microprocessado de controle dos motores, a interface com o usuário e o sistema mecânico de potência. Um mecanismo de desacoplamento da tração é apresentado e visa às situações de pena ou de necessidade do usuário se exercitar. Por fim, o protótipo construído é apresentado e analisado.
Palavras-chave: Automação; Cadeira de rodas; mecatrônica.
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CON10-1174 - DESENVOLVIMENTO DE UM MANIPULADOR ROBÓTICO ANTROPOMÓRFICO DIDÁTICO CONTROLADO POR COMPUTADOR
Mendonça, Marcel Ribeiro¹; Silva, Daniel Henrique da¹; Sá, Rejane Cavalcante¹; Varela, Antônio Themóteo^1
1Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará - IFCE
Resumo: O estudo de robótica industrial nas instituições de ensino superior, em se tratando de situações práticas, está muitas vezes limitado ao planejamento de trajetórias e à definição de parâmetros de campo para o controle de um manipulador robótico. O planejamento de trajetórias é uma etapa fundamental para a execução das tarefas realizadas por um manipulador, porém o estudante raramente tem acesso a este, limitando-se o estudo prático à utilização de softwares de simulação autorais. Ainda voltado ao meio educacional, o estudante não tem acesso aos algoritmos e técnicas utilizadas por fabricantes de robôs para seu controle efetivo, dificultando o desenvolvimento de projetos que envolvam tais técnicas. Partindo para a questão estrutural, é importante ressaltar que a maior parte dos manipuladores possui custo elevado, impossibilitando para a maioria das instituições a compra de um robô com o objetivo de estudar a forma como este é construído. Este trabalho trata do desenvolvimento de um manipulador robótico antropomórfico para fins didáticos, além de um software para seu controle por cinemática direta, e ainda por seqüenciamento de posições, onde se torna possível utilizá-lo em sala de aula, agregando a pratica de planejamento de trajetórias à teoria vista nos softwares de simulação.
Palavras-chave: Manipulador Robótico; Robôs Antropomórficos; Robôs Industriais; Robótica Educacional.
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CON10-0636 - DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE CONTROLE DE DINAMÔMETRO PARA TESTES DE MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
Haical, Rafael da Cruz¹; Perondi, Eduardo André¹; Leston, Luciano Anaker^1
1UFRGS
Resumo: Atualmente, a indústria automobilística vem fazendo vários testes de bancada em motores de combustão interna. Esses testes na maioria das vezes são realizados para verificar o consumo de combustível, a emissão de gases e verificação de torque e potência. Para o controle de bancadas de testes de motores de combustão interna existem diversas soluções, com diferentes métodos e dispositivos, que possibilitam obter resultados satisfatórios. O principal desafio do controle de rotação e do torque aplicado no motor é fazer com que ocorra uma relação intensidade de corrente elétrica/abertura de borboleta adequada para manter dentro de faixas toleráveis os valores a serem seguidos na realização dos testes. O presente trabalho aborda o desenvolvimento de um sistema de controle em malha fechada de torque e velocidade de rotação para testes de motores de combustão interna em uma bancada que possui um dinamômetro de correntes de Foucault. Este sistema está baseado num microcontrolador da família Atmega onde foram implementados os algoritmos de um controlador PID e um proporcional, que controlam respectivamente, os níveis de corrente contínua aplicadas no dinamômetro e o percentual de abertura da borboleta do motor combustão através de um motor de passo. A etapa de controle é executada no microcontrolador e uma interface gráfica foi implementada em Labview. Esta interface gráfica faz a leitura via porta serial dos dados do microcontrolador e traça suas curvas as salvando em arquivo, também se pode visualizar os sinais das temperaturas do motor e dinamômetro e nível de combustível do reservatório. A validação do controle desenvolvido foi comprovada através da verificação da convergência dos sinais para os valores de referência desejados. O controle propiciou também uma diminuição dos tempos para obtenção das respostas desejadas em comparação com o sistema anterior de controle manual.
Palavras-chave: dinamômetro; controle de velocidade; controle de torque; instrumentação; motor de combustão interna.
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CON10-1295 - DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE CONTROLE E MONITORAMENTO DE UM MICROESCLERÔMETRO A QUENTE
Formoso, Camila Monteiro¹; Okigami, Fernando Inaoka¹; Soares, Alcimar Barbosa¹; Franco, Sinésio Domingues^1
1Universidade Federal de Uberlândia
Resumo: O desgaste abrasivo é, segundo estimativas, dentre os vários tipos de desgaste, o responsável pelo maior número de falhas de componentes mecânicos, apresentando enormes potencialidades de economia no setor produtivo. A melhor compreensão desse fenômeno, bem como o desenvolvimento de novos materiais de características melhoradas e mais competitivos no mercado, requer a disponibilidade de equipamentos apropriados e de pessoal com formação dentro da área de desgaste. Esse tipo de desgaste pode ser estudado através da execução de ensaios abrasométricos em laboratório, que procuram reproduzir situações específicas de desgaste, ou ainda através da simulação de contatos elementares, nos quais um penetrador ou elemento riscante é deslizado contra o material a ser investigado. Através da esclerometria, nome atribuído a essa técnica, podem ser determinados parâmetros importantes, tais como: energia específica de riscamento, dureza ao risco e coeficiente de atrito, além de mecanismos de desgaste operantes. Essa técnica representa, assim, uma ferramenta importante tanto na seleção, quanto no desenvolvimento de materiais de desempenho melhorado. Considerando ainda, que o processo abrasivo é fortemente influenciado pela cinemática do sistema, pelo tipo de contato e por processos térmicos, foi desenvolvido um equipamento capaz de realizar ensaios de esclerometria retilínea e de microdureza Vickers (indentação), utilizando o princípio da nanoindentação, para temperaturas de até 1000ºC. Para a operacionalização do equipamento, foi necessário projetar e desenvolver um sistema de controle e monitoramento que permitisse a realização de ensaios de maneira controlada e totalmente automatizada. Foram adquiridos elementos eletrônicos que permitem o controle de ações necessárias à realização dos ensaios, tais como: controle da profundidade de indentação via piezo-transladador, forças normal e tangencial, controle da velocidade e posição das três mesas de coordenadas, temperaturas da amostra e do penetrador e vácuo. Para gerenciar o controle e o monitoramento dos ensaios, foi desenvolvido um programa através do software LabView®, que conta com uma interface bastante amigável e intuitiva, através da qual o operador pode optar por qual tipo de ensaio irá realizar (indentação ou esclerometria). Através desta interface é possível também determinar os parâmetros do ensaio a ser realizado, intervalos de segurança, e ainda monitorar em tempo real, através de gráficos, os valores de força envolvidos. Ao final do ensaio os dados são salvos, permitindo assim uma análise posterior dos resultados encontrados durante os testes. Desta forma, através do desenvolvimento de um completo sistema de controle e monitoramento, tornou-se possível operacionalizar o equipamento, e assim verificar propriedades de resistência dos materiais como dureza à penetração e ao riscamento, possibilitando a busca por materiais mais resistentes aos desgastes por abrasão.
Palavras-chave: abrasão; indentação; esclerometria; controle; automação.
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CON10-0608 - DESENVOLVIMENTO DE UMA BENGALA ELETRÔNICA PARA LOCOMOÇÃO DE PESSOAS COM DEFICIÊNCIA VISUAL
Santos, Danilo Ribeiro de Gouveia¹; Ferreira, Werley Rocherter Borges¹; Gonçalves, Rogério Sales¹; Borges, Marco Aurélio^1
1Universidade Federal de Uberlândia
Resumo: Neste trabalho será apresentado o desenvolvimento de uma bengala eletrônica para auxiliar na locomoção das pessoas com deficiência visual. A grande dificuldade de locomoção destas pessoas está relacionada com a presença de obstáculos na altura do tórax e cabeça como, por exemplo, cabines telefônicas, caixas de correio, caçambas de caminhões, lixeiras e placas. A bengala convencional é um bastão que, mesmo com todo avanço tecnológico, se traduz como o mais eficiente meio de locomoção para pessoas com deficiência visual ou com baixa visão. Esta funciona como uma extensão táctil que permite transmitir a pessoa às informações do terreno como se ela tivesse passando a mão no solo permitindo a identificação de obstáculos como, por exemplo, desníveis, buracos, obstáculos no chão e pessoas que se encontrem na linha de caminhada. Desta forma este trabalho apresenta uma bengala, de baixo custo, que agrega um sensor ultra-sônico para identificação de obstáculos acima da cintura informando a existência de obstáculos por vibrações na bengala. A construção da bengala utiliza um mecanismo telescópico para facilitar o transporte da bengala dentro de carros e ônibus. Primeiramente são apresentados os mecanismos de auxílio a locomoção das pessoas com deficiência visual e ilustrado as principais técnicas de locomoção com bengala que permitem o estudo detalhado da posição do sensor para identificação dos obstáculos acima da linha da cintura. Após é apresentado o projeto mecânico e eletrônico da bengala. Finalmente são apresentados os testes experimentais.
Palavras-chave: Bengalas eletrônicas; Bengala inteligente; Sensores; Locomoção de pessoas com deficiência visual.
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CON10-0607 - DESENVOLVIMENTO DE UMA ESTRUTURA ROBÓTICA PARALELA ATUADA POR CABOS PARA REABILITAÇÃO DOS MOVIMENTOS DO OMBRO
Gonçalves, Rogerio Sales¹; Carvalho, João Carlos Mendes^1
1Universidade Federal de Uberlândia
Resumo: Neste trabalho é apresentada uma nova estrutura robótica paralela atuada por cabos para reabilitação/recuperação dos movimentos do ombro humano. A estrutura robótica é composta por quatro cabos que permitem a realização dos movimentos de flexão-extensão vertical, abdução-adução e flexão-extensão horizontal com diferentes limites de movimentação e velocidades. O desenvolvimento deste dispositivo robótico justifica-se pela grande quantidade de pessoas com problemas nos ombros. Estes problemas têm como principais causas o AVC (acidente vascular cerebral), poliomielite, artrose, recuperação de acidentes, além de poder ser aplicado em movimentos fisioterápicos de recuperação e em atletas olímpicos e para-olímpicos. Primeiramente é apresentado os estudos envolvendo as estruturas roboticas para reabilitação. Após é definido os movimentos do ombro, a estrutura robotica proposta e as simulações gráficas realizadas.
Palavras-chave: Ombro; Reabilitação; Estruturas robóticas atuadas por cabos.
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CON10-1612 - DESENVOLVIMENTO DE UMA PLATAFORMA PARA CONTROLE DE PROCESSOS FÍSICOS EM TEMPO REAL UTILIZANDO UM PÊNDULO INVERTIDO
Rosa, Suélia de Siqueira F. R.¹; Avila, Suzana Moreira¹; Coelho Júnior, Helbert de Oliveira¹; Silva, Bruno Santiago Sousa da^1
1Laboratório de Engenharia & Inovação-LEI,Faculdade de Engenharia do Gama-FGA,Univer. de Brasília-UnB
Resumo: Resumo: Este trabalho apresenta os resultados preliminares da criação de uma plataforma para o controle de processos físicos em tempo real utilizando um computador. Para tal, utiliza-se um pêndulo invertido acoplado a uma base e um carro móvel com motores independentes. O pêndulo reage à variações de estado em tempo real e tenta manter o seu equilibrio. Esse controle tem aplicações importantes na indústria, proporcionando um controle maior aos processos industriais, fornece à robótica meios de manter o equilíbrio em diversos tipos de robôs, desenvolver uma placa de interface entre o computador e as partes mecânicas. Durante o desenvolvimento serão utilizadas diversas ferramentas computacionais tais como: MATLAB para a modelagem numérica, CATIA para projeto da estrutura mecânica, PROTEUS para visualizar os circuitos em um ambiente virtual, entre outras. Finalmente, é contruída a bancada experimental com o pendulo invertido bem como os circuitos eletrônicos necessários para a comunicação com o computador e análise dos dados obtidos com os sensores. Os resultados dos dados experimentais são comparados com os obtidos numericamente. Palavras-Chave: Pêndulo, Controle, Circuitos Abstract: This paper presents preliminary results of the creation of a platform for the control of physical process in real time using a computer. We are going to utilize a inverted pendulum with a moving base and independent motors that will react to variations of state in real time trying to reach the equilibrium. This type of control is very important in the industrial environment because it can give different and better ways of controlling industrial process, supply robotics ways of maintaining the balance in several types of robots, developing an interface module between mechanical parts and the computer. During the development we will utilize many tools such as MATLAB for the creation of the mathematical model, the CATIA that will allow us to build the structure of the pendulum in a virtual environment before building the platform, the PROTEUS for visualizing and developing the circuits, and others. Then we will build de inverted pendulum and the circuit boards necessary to communicate with the computer analyze the data from the sensors. The results of the experimental data are compared with those obtained numerically. Keywords: Pendulum, Control, Circuits
Palavras-chave: Pêndulo; Controle; Circuito.
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CON10-0580 - DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE CONTROLE PARA VÔO PAIRADO DE UM DIRIGÍVEL ROBÓTICO
Burlamarqui Filho, Francisco de Assis Correia¹; Menegaldo, Luciano Luporini^1
1Instituto Militar de Engenharia
Resumo: O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de controle para um dirigível robótico. O objetivo do sistema é prover capacidade autônoma de vôo pairado em missões de monitoramento aéreo, mantendo a plataforma de observação aproximadamente parada e alinhada com o vento. Inicialmente, é mostrado o desenvolvimento do modelo dinâmico plano de 3 graus de liberdade. Foram geradas três versões do modelo: linear para projeto do sistema de controle, não linear e não linear com modelo de sensores, em especial de GPS e bússola eletrônica. Em seguida, aborda-se a aplicação do sistema de controle projetado e simulado numericamente na plataforma experimental, chamada DORA (Dirigível de Observação Remota de Alvo), com 7.6m de comprimento, 2.6m de largura. Descreve-se ainda o sistema eletrônico embarcado e a estação de solo, tanto com relação ao software de alto e baixo nível quanto ao hardware. O modelo de simulação é validado com os resultados obtidos nos testes em campo, permitindo avaliar o desempenho de algumas estratégias implementadas sistema de controle para vôo pairado.
Palavras-chave: dirigível; veículo aéreo não-tripulado; controle de voo.
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CON10-0617 - DETECÇÃO E ISOLAÇÃO DE FALHAS BASEADO NA TÉCNICA DE AGRUPAMENTO POSSIBILÍSTICO
Amaya, Edgar J.¹; Álvares, Alberto J.^1
11Universidade de Brasília (UnB), Departamento de Engenharia Mecânica e Mecatrônica
Resumo: Neste artigo é apresentado uma abordagem alternativa para detecção e isolação de falhas baseada na técnica de agrupamento possibilístico. O algoritmo proposto é aplicado para classificação e agrupamento de padrões de falhas de máquinas. O agrupamento é realizado a partir do histórico de falhas e suas variáveis associadas obtidas do banco de dados de um sistema de monitoramento. A técnica de agrupamento possibilístico objetiva superar as desvantagens do algoritmo fuzzy c-means (FCM). As restrições probabilísticas impostas pelo algoritmo FCM são permitidas no agrupamento possibilístico. Sem essas restrições a abordagem de agrupamento possibilístico apresentada neste artigo fornecerá melhores resultados nas tarefas de detecção e isolação de falhas. Esta técnica de agrupamento é usada para determinar regiões de operação normal e de falhas de uma máquina, e localizar os centróides de todas as regiões. O comportamento defeituoso de uma máquina é quantificado calculando a distância euclidiana entre um dado atual e os centróides dos grupos de falhas. O estudo de caso do algoritmo proposto é realizado no sistema de resfriamento do gerador elétrico da usina hidrelétrica de Balbina. Uma das vantagens deste método é que não requer o modelo matemático do sistema diminuindo a complexidade e o custo de implementação. Os resultados esperados são o agrupamento das variáveis adquiridas em regiões de operação normal e de falhas, permitindo a detecção e isolação de falhas. Posteriormente, o algoritmo será implementado no módulo de diagnóstico e fornecerá informações para o módulo de prognóstico de um sistema de manutenção preditiva.
Palavras-chave: Classificação de padrões; Detecção de falhas; Isolação de falhas; C-Means; Agrupamento possibilístico.
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CON10-0260 - DETERMINAÇÃO DO TORQUE MÍNIMO DE ACIONAMENTO DE UM ATUADOR ELÉTRICO USADO NAS ARTICULAÇÕES DE UMA ÓRTESE ATIVA PARA OS MEMBROS INFERIORES
Araújo, Márcio Valério¹; Alsina, Pablo javier^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Resumo: Este trabalho tem como objetivo apresentar os torque dos atuadores elétricos usados para realizar os movimentos das articulações de um protótipo de órtese ativa inteligente para membros inferiores. A órtese é um dispositivo ortopédico com o principal objetivo de proporcionar a capacidade de caminhar para pessoas com parcial ou total perda dos movimentos nos membros inferiores. Para determinar o torque que atua na articulação do joelho foi preciso determinar a cinemática, dinâmica e as características mecânicas do protótipo e também foi analisada a biomecânica do corpo humano. A órtese foi projetada para reproduzir alguns dos movimentos da marcha humana como andar em linha reta, sentar, levantar, subir e descer degraus. O acionamento das articulações da órtese é realizado por motores CC equipados com caixa de redução, cujo objetivo é reduzir a velocidade de rotação e aumentar o torque, gerando assim, movimentos suaves.
Palavras-chave: Órtese Ativa; Atuadores Elétricos,; Biomecânica.
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CON10-1384 - DEVELOPMENT OF A MONITORING AND CONTROL PROGRAM FOR A FRICTION HYDRO PILLAR PROCESSING UNIT TO REPAIR OIL PIPELINES
Santos, Gabriela Mendes¹; Formoso, Camila Monteiro¹; Hwang, Henry Fong¹; Franco, Sinésio Domingues¹; Franco, Vera Lúcia Donizeti Sousa¹; Marinho, Ricardo Reppold^2
1Universidade Federal de Uberlândia; ²PETROBRAS/CENPES/PDP/TMEC
Resumo: The oil and gas industries have experienced recently a significant growth worldwide. On the same rate has increased the need for maintenance on their process parts and installations. When repairing defects in pipelines, as for example cracks, some difficulties appear. The main difficulty is due to the fact that it is an area with risk of explosion (classified area), and it has be performed underwater. An alternative method to the conventional arc welding processes is the so called Friction Hydro Pillar Processing (FHPP). It is a technique in which a hole is drilled at the damaged area and filled with a consumable rod of the same material. The rod is rotated and pressed against the hole with very high axial forces, leading to frictional heating and as a consequence the material flows along the shear planes. In order to repair pipe by using this technique, a portable equipment has been designed and built. To control and monitor this repair process, a program was developed using the software LabView®, version 8.5. The automation included: axial force, pin rotation, burn-off length and torque. Additionally, the processing parameters were acquired and displayed on-line on a monitor, allowing the operator to follow the process.
Palavras-chave: automation; control; instrumentation; Friction Hydro Pillar Processing.
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CON10-1290 - DISEÑO DE UN CONTROL IMC NO LINEAL MEDIANTE EL USO DE REDES NEURONALES ARTIFICIALES
Sierra Vargas, Fabio Emiro¹; Niño Fonseca, Johanny Franchesco^2
1Universidad Nacional de Colombia; ²Universidad Central
Resumo: En este artículo se describe la implementación de un control IMC no lineal en un intercambiador de calor de placas de la UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, en el que se usan dos modelos no lineales, la planta y la inversa de la dinámica de la misma, los dos sistemas son implementados mediante redes neuronales supervisadas tipo perceptron multicapa y son entrenadas con la técnica de propagación inversa. El control por modelo interno (IMC) es una técnica que ha venido ganando gran aceptación debido a su capacidad para rechazar perturbaciones y a sus propiedades de robustez. Este tipo de control está ampliamente fundamentado desde la teoría para sistemas lineales, sin embargo la mayoría de los sistemas reales presentan algún tipo de no linealidad por lo que se hace necesario extender este método para sistemas no lineales mediante redes neuronales artificiales con entradas tipo NARMAX. Debido a que el modelo neuronal que representa la planta no tiene un ajuste exacto, se genera una señal de error no nula, si este error se hace grande, el desempeño del control puede deteriorarse o incluso hacerse inestable, para lo que se añade un filtro robusto que permita eliminar este efecto. Las pruebas que se realizaron, muestran un comportamiento adecuado del IMC ante diferentes puntos de referencia. Se hizo además, una comparación del control IMC con un control PID sintonizado mediante el método de Ziegler - Nichols y con un control neuronal realimentado, en las que se muestra una menor variabilidad en la señal de proceso obtenida por el control IMC y una mayor estabilidad ante cambios bruscos en la señal de referencia.
Palavras-chave: Control no lineal; IMC; Redes Neuronales; NARMAX; Perceptron multicapa; propagación inversa.
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CON10-0879 - DYNAMIC APPROACH OF STEWART-GOUGH PLATFORM FOR SURGICAL ASSISTANT IN CRANIOFACIAL RECONSTRUCTION SURGERY
RAMIREZ, DANIEL ANDRÉS¹; MENDEZ, LUIS MIGUEL²; SOFRONY, JORGE^2
1UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS BOGOTÁ; ²UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
Resumo: This works shows the process to approach the dynamic model of a Stewart-Gough platform using MATLAB SimMechanics tool. First it approach the model for a linear actuator. Then it use this model for simulate a 2 dof parallel mechanism (inverse and direct dynamic). Then it implement the model for 6 dof platform based in the 2 dof model. Finally the model is used for verify the singularities into useful workspace with satisfactory results .
Palavras-chave: STEWART-GOUGH; PARALLEL ROBOT; SURGICAL ASSISTANT; DYNAMIC MODEL.
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CON10-0646 - ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA DISTÂNCIA E DO NÚMERO DE TRANSMISSORES NA MEDIÇÃO POR COORDENADAS COM O SISTEMA IGPS - INDOOR GLOBAL POSITIONING SYSTEM
Landeta, Bolívar Hernán¹; Sutério, Ricardo^2
1Instituto Tecnológico de Aeronáutica; ²Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE
Resumo: Novos equipamentos têm sido desenvolvidos para medição de coordenadas de grandes volumes. Em especial os equipamentos que utilizam tecnologias ópticas a laser oferecem exatidões superiores a décimos de milímetro e grande flexibilidade de medição. Este trabalho aborda o iGPS (indoor Global Positioning System), projetado para a medição de grandes volumes, mas com poucos estudos a respeito de sua confiabilidade metrológica em aplicações aeronauticas. Assim, levando em consideração um procedimento genérico de medição, verifica-se que diversos fatores podem influenciar significativamente a exatidão de seus resultados, onde especificamente é apresentado o estudo da influência de dois destes fatores, relacionados com a distância e o número de transmissores utilizados na medição dentro de um volume pré-estabelecido.
Palavras-chave: iGPS; transmissores de medição; medição de grandes volumes; confiabilidade metrológica.
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CON10-1078 - ESTUDO DA NÃO LINEARIDADE DE FOLGA NAS JUNTAS DE MANIPULADORES ROBÓTICOS
Padoin, Eduardo Padoin¹; Menuzzi, Odair Menuzzi¹; Valdiero, Antônio Carlos Valdiero^1
1UNIJUI
Resumo: Este trabalho trata do estudo da não linearidade da folga em transmissões mecânicas compostas de engrenagens e utilizadas no acionamento de juntas rotativas de robôs manipuladores. Esses robôs são utilizados em muitas tarefas insalubres da indústria nas mais diferentes aplicações em setores tais como indústria de transformação, construção, equipamentos agrícolas, equipamentos de transporte e manuseio de materiais, metalurgia, siderurgia, entre outros. Essas tarefas industriais realizadas requerem precisão e repetitividade nos movimentos desejados. Entretanto, há vários fatores que dificultam a obtenção de boas precisões com repetições, a folga nos trens de engrenagens é uma delas. Normalmente, o conceito de folga está associado com os trens de engrenagem e acoplamentos mecânicos similares. Este fenômeno vem dificultando o desempenho de sistemas de controle há vários anos, uma vez que folgas causam efeitos indesejáveis sobre a dinâmica de realimentação e sobre a performance do sistema de controle. Para isso, buscou-se o estudo desse fenômeno, avaliando computacionalmente o comportamento da folga em um trem de engrenagens e os parâmetros de controle para compensar a não linearidade devido à folga entre as partes.
Palavras-chave: não linearidade de folga; manipuladores robóticos; compensação de não linearidades.
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CON10-1545 - ESTUDO DO COMPORTAMENTO DINÂMICO DE DIFERENTES ATUADORES PNEUMÁTICOS.
Ritter, Carla Silvane¹; Valdiero, Antonio Carlos¹; Rasia, Luiz Antonio¹; Rios, Cláudio Fernando^1
1UNIJUI
Resumo: O presente trabalho apresenta um estudo comparativo do comportamento dinâmico de diferentes atuadores pneumáticos disponíveis para uso industrial. O estudo é realizado a partir do modelo não linear de 5ª ordem para o atuador pneumático, que representa as principais características não lineares deste sistema dinâmico, considerando a zona morta da servoválvula, a equação das vazões, a dinâmica das pressões e a equação do movimento, que inclui a dinâmica do atrito. São realizadas simulações computacionais comparando cilindros pneumáticos de diferentes diâmetros e comprimentos, com a finalidade de observar quais características contribuem para um melhor comportamento dinâmico do sistema. O conhecimento deste comportamento permite uma escolha apropriada do atuador pneumático, contribuindo principalmente para o sucesso do controle preciso do mesmo.
Palavras-chave: Servoposicionadores Pneumáticos; Modelagem Matemática; Características não Lineares.
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CON10-0735 - EVITAMENTO DE COLISÃO DE ROBÔS ATRAVÉS DO MÉTODO DAS RESTRIÇÕES CINEMÁTICAS
Rocha, Carlos Rodrigues¹; Dias, Altamir^1
1Universidade Federal de Santa Catarina
Resumo: No planejamento do movimento de robôs, o evitamento de colisão é um requisito de grande importância. Este é um campo de pesquisas bastante ativo, em particular para a robótica móvel. O evitamento de obstáculos também assume relevância em várias situações de uso de robôs manipuladores, como a execução de tarefas envolvendo múltiplos manipuladores ou que se situam em espaços de trabalho confinados ou incertos. A abordagem dos campos potenciais artificiais é usualmente adotada na resolução desse problema, como atesta a literatura. O método das restrições cinemáticas é uma alternativa a esta abordagem. Usado para a análise do movimento de cadeias cinemáticas abertas e fechadas, este método permite definir restrições e movimentos a estas. Para o evitamento de colisão, usa-se o método para explorar a redundância cinemática do manipulador de forma que este execute a tarefa enquanto satisfaz o objetivo complementar de desviar dos obstáculos. Trabalhos anteriores apresentam exemplos do uso desta técnica em tarefas executadas em espaços de trabalho confinados conhecidos/modelados, bem como em espaços incertos onde faz-se uso de sensores para o monitoramento da proximidade dos obstáculos. Este artigo visa analisar a aplicação do método das restrições cinemáticas em estratégias de evitamento de colisão. A aplicação do método para robôs móveis é avaliada, usando uma abordagem de analogia do movimento destes com cadeias cinemáticas. São discutidas características inerentes à aplicação do método, tais como descontinuidades causadas pelo chaveamento de estados e a modelagem de vários obstáculos. Exemplos de uso são apresentados.
Palavras-chave: Evitamento de Obstáculos; Método das restrições cinemáticas; Teoria dos helicoides; Redundância.
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CON10-0312 - H2 OPTIMAL CONTROL FOR EARTHQUAKE EXCITED STRUCTURES
Abreu, Gustavo Luiz Chagas Manhães¹; Lopes Jr., Vicente^1
1UNESP - Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Resumo: This paper investigates a systematic procedure on applying H2 optimal control algorithm for controlling the lateral vibration of earthquake excited structures. Based on a dynamic model of the structural system, the filter on an earthquake input model, sensor noise and control output are incorporated into the plant to produce an H2 optimal controller based on acceleration feedback. The performance of the controller in reducing the response of seismically excited structure is tested experimentally in a two-story building test-bed subjected to earthquake ground acceleration using a shaking table system and controlled by an active mass driver.
Palavras-chave: Active Vibration Control; H2 Optimal Control; Building Model; Active Mass Driver.
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CON10-0241 - HEXAROTOR DESIGN PROJECT: MODELING AND ENERGY MANAGEMENT FOR OUTDOOR AERIAL ROBOT
SANCA, Armando Sanca¹; GUIMARÃES, João P. Ferreira¹; CERQUEIRA, Jés J. Fiais²; ALSINA, Pablo Javier^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Norte; ²Universidade Federal da Bahia
Resumo: Hexarotor helicopter or simply hexarotor is rotorcraft that has six lift-generating propellers in three co-axial configurations. Three of the propellers spin clock wise and the other three counter-clockwise. Control of the machine can be achieved by varying relative speed of the propellers. Hexarotor is an under-actuated and dynamically instable system, no new concept; however the modern hexarotors are mostly unmanned. Flying has an advantage when compared to ground based locomotion, as it simplifies the task of overcoming obstacles and allows for rapid coverage of an area. One of the key challenges that has prevented engineers from coming up with convincing aerial solutions for indoor and outdoor exploration is the energetic cost of flying. Advancement in MEMS IMU-aided GPS technology, availability of high speed brushless motors and high power to weight ratio Li-Polymer battery technology, hexarotors can now be relatively successfully designed and fabricated. The purpose of this paper is to illustrate the effects of hexarotor inertia and geometry on dynamic performance for the energy problem regarding aerial exploration within indoor and outdoor environments. A design approach for the construction of a hexarotor aerial vehicle will be presented. Given a specified size and variable payload, selection of various components such as motor-rotor pairs, battery source, and structural material is a crucial design problem and as a means of preserving energy while maintaining a regard task, especially, in the context of MAVs. The design steps that led to the selection of the chosen set of the above components will be given in detail. Once the structure is fabricated, the hexarotor can be assembled and tested for thrust generation, payload capability. Thus a study into the materials and manufacturing processes available would be necessary in order to achieve this goal.
Palavras-chave: unmanned aerial vehicles; hexarotor; mechanical design; energy management; payload.
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CON10-1766 - IDENTIFICAÇÃO EXPERIMENTAL DA NÃO LINEARIDADE DE FOLGA NO ACIONAMENTO DE UM ROBÔ TIPO GANTRY
Menuzzi, Odair¹; Padoin, Eduardo¹; Valdiero, Antonio Carlos¹; Rasia, Antonio Luis^1
1UNIJUI
Resumo: Trata-se do problema da modelagem matemática da não-linearidade de folga no acionamento de um robô Gantry e a sua identificação experimental. Um robô industrial é um dispositivo mecânico programável para realizar movimentos em tarefas de repetição, muitas das quais insalubres, perigosas e/ou que exigem grande esforço. Os robôs do tipo Grantry tem grande potencial de aplicações nas indústrias do setor metal mecânico, principalmente devido à sua estrutura rígida, seu amplo espaço de trabalho em mesas e a facilidade de programação proveniente do desacoplamento dinâmico entre o movimento de seus elos. Um dos problemas que dificultam o controle preciso dos movimentos de um robô Gantry é a não-linearidade de folga no acionamento, principalmente nas transmissões mais simples e baratas do tipo fuso roscado. A modelagem matemática dessa não-linearidade de folga e a indentificação experimental de seus parâmetros pode contribuir para resolver este problema, sendo a base para estratégias de compensação de tais imperfeições. Foi montada uma bancada experimental do acionamento do manipulador robótico tipo Grantry e desenvolvida uma metodologia para identificação experimental dos parâmetros da não-linearidade de folga. A partir destes resultados, validou-se um modelo matemático para as folgas do acionamento do robô Grantry em simulações computacionais levando-se em conta os valores identificados para os principais parâmetros da não-linearidade. Pretende-se assim contribuir para melhoria do desempenho e precisão de robôs de baixo custo.
Palavras-chave: modelagem matemática; nao linearidade de folga; identificação experimental.
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CON10-0823 - IMPLEMENTAÇÃO DE CONTROLADOR FUZZY TIPO SUGENO NO CONTROLE DE POSIÇÃO, DE UMA MESA DE UM EIXO, ACIONADA POR UM MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO
JÚLIO, Élida Fernanda Xavier¹; SILVA, Simplício Arnaud da²; MENEZES FILHO, José Bezerra de³; NÓBREGA SOBRINHO, Carlos Alberto¹; SENA, Alexander Patrick Chaves de^1
1Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal da Paraíba; ²Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal da Paraíba; ³Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba
Resumo: Neste trabalho apresenta-se um sistema de controle de posição de uma mesa de um grau de liberdade, acionada por um motor de indução trifásico, usando um controlador fuzzy. O controle da velocidade de rotação do motor é feito através de um inversor de frequência variável, cujo sinal de controle é gerado no programa computacional LabVIEW®, ambiente no qual está implementado o controlador. O sistema de controle de posição, em estudo, possui um sensor de posição (encoder) acoplado ao eixo do motor, para detectar, em tempo real, a posição atual da mesa. Uma placa de aquisição de dados, conectada a um computador, é utilizada como interface para captar o sinal do encoder e fornecer o sinal de controle de posicionamento da mesa, de acordo com a variável de controle gerada no controlador fuzzy. Resultados experimentais são apresentados.
Palavras-chave: Controlador fuzzy; mesa de coordenadas; controle de posição.
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CON10-0916 - INSTRUMENTAÇÃO, ACIONAMENTO E CONTROLE DE UMA UNIDADE DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO DE DUPLO EFEITO USANDO ÁGUA E BROMETO DE LÍTIO.
Souza, Weiber Lima¹; Santos, Carlos Antonio Cabral¹; Cavalcante Neto, Pedro Paulo¹; Silva, Felipe Vilar¹; Ferreira Filho, Vamberto Barbosa¹; Silvera, Igor Cavalcanti^1
1UFPB
Resumo: O presente trabalho é baseado na instrumentação, acionamento e controle de queima em uma unidade de refrigeração por absorção de duplo efeito que utiliza o par água - brometo de lítio como fluido de trabalho. O trabalho consiste na implantação da instrumentação, controle do sistema de queima e fornecimento de energia a unidade. A unidade estando em operação é feito o levantamento de dados experimentais, nos pontos de referencias onde a solução esta em níveis de concentração distintos para a comparação com os dados obtidos em simulações teóricas computacionais, desenvolvidas por pesquisadores do Laboratório de Energia Solar - LES/UFPB. Para esse desenvolvimento experimental se utilizou equipamentos e softwares largamente utilizados na indústria. O controlador utilizado para o acionamento desse sistema é um Clic 01 do fabricante WEG. O sistema de refrigeração por absorção é alimentado inicialmente pela queima direta de gás natural no queimador acionado pelo controlador lógico programável liberando a passagem de gás através de uma válvula solenóide e produzindo a centelha inicial por um eletrodo de alta tensão, simulando resíduos térmicos desperdiçados na indústria. Para segurança da queima se faz necessário um sistema de controle desse processo, sendo utilizados sensores de detecção de chama para que através do programa desenvolvido em linguagem LADDER, ocorra o monitoramento da queima para o acionamento ou não do sistema. Dando prosseguimento ao processo de acionamento da unidade são acionadas as bombas d'água e a bomba de recirculação da solução de brometo de lítio. Os resultados de pressão são obtidos nos estágios do processo através de transdutores de pressão piezoresistivos que converte a pressão aplicada pelo fluido em sinal elétrico, onde é repassado para o indicador de pressão obtendo-se a leitura. Esse sistema tem na sua configuração a possibilidade de comunicação com sistemas supervisórios, podendo dar assim continuidade ao trabalho desenvolvido. Esses resultados darão suporte para a analise e comparação com os dados das simulações teóricos computacionais, bem como os devidos ajustes dos modelos.
Palavras-chave: Instrumentação; Controle; Refrigeração por Absorção.
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CON10-0815 - MAPEAMENTO DE AMBIENTES INDOOR UTILIZANDO MAPAS DE MULTI-CAMADAS DE SUPERFÍCIE BASEADO EM ODOMETRIA E SENSOR LASER
Baptista Júnior, Antônio¹; Caurin, Glauco A. P.¹; Wolf, Denis Fernando²; Galdames, Jorge Pablo Moraga¹; Becker, Marcelo^1
1EESC - USP; ²ICMC - USP
Resumo: O mapeamento de ambientes torna-se indispensável a cada dia na robótica móvel devido ao aumento da interação entre robôs móveis e seres humanos. A proximidade entre ambos cria a necessidade de que informações do ambiente sejam utilizadas para realizar tarefas de alto grau de dificuldade. Neste trabalho mostramos uma forma para representação de mapas 3D que pode ser utilizada tanto para planejamento de rota, como para auto-localização. Para representar o mapa utilizamos o mapeamento em grid discreto, já conhecido na literatura da área de robótica móvel. Mas, para que possamos mapear ambientes 3D, adicionamos as modificações que são propostas nos mapas de multi-camadas de superfície (esta proposta armazena múltiplas superfície em cada grid de célula). Para a realização de testes experimentais, utilizou-se um robô móvel Pionner equipado odometria e um sensor laser LMS 200. O experimento foi realizado em ambiente indoor típico (prédio de laboratórios) e foram criados logs de navegação do robô utilizando o software Player. Os dados adquiridos pelo robô foram processados por um algoritmo de SLAM, implementado com filtro de Kalman (EKF). Com esta metodologia conseguimos representar um ambiente indoor de forma precisa, armazenando uma quantidade pequena de informações. Deve-se ressaltar que nesta abordagem, a representação de estruturas verticais, como portas, janelas e rampas são possíveis.
Palavras-chave: Robótica Móvel; Auto-localização; Mapeamento; SLAM; Sensor Laser.
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CON10-0662 - MODELAGEM DE UM SISTEMA DE POSICIONAMENTO COM FOLGA E ATRITO
Gruzman, Maurício¹; Weber, Hans Ingo¹; Menegaldo, Luciano Luporini^2
1Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro; ²Instituto Militar de Engenharia
Resumo: Este trabalho apresenta a modelagem dinâmica no domínio do tempo de um sistema de posicionamento em malha fechada atuado por um motor CC com redutor. Devido à utilização do redutor surgem folga e flexibilidade entre o rotor do motor e o elo atuado. Além disso, o redutor gera um torque de atrito adicional no sistema, que precisa ser compensado pelo motor. Tais imperfeições causam prejuízos significativos ao desempenho do controlador, por isso em uma simulação realista é fundamental incluir seus efeitos. A modelagem será realizada no domínio do tempo, isso permite utilizar modelos adequados de folga e atrito seco. Além disso, outras limitações como saturação e atrasos de tempo para atualização do sinal de controle podem ser implementados com relativa simplicidade. Por fim são apresentados resultados de simulações numéricas onde se evidencia os efeitos da folga e atritos seco no desempenho do controlador do sistema.
Palavras-chave: controle; folga; atrito seco; simulação.
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CON10-0048 - MODELAGEM DINÂMICA E ANÁLISE MODAL DE UM MANIPULADOR ROBÓTICO COM DOIS ELOS FLEXÍVEIS
Bernardo, Clayton Rodrigues¹; Góes, Luiz Carlos Sandoval¹; Silva, Fábio Alonso da^1
1CTA/ITA - Instituto Tecnológico de Aeronáutica
Resumo: Sistemas manipuladores flexíveis apresentam muitas vantagens sobre os sistemas tradicionais (manipuladores com braço rígido). No entanto, sua utilização em diversas áreas industriais não tem sido favorecida devido à sua óbvia dificuldade no controle destes manipuladores flexíveis. Este trabalho apresenta estudo teórico e prático para a modelagem dinâmica e caracterização de um sistema manipulador flexível. Um sistema mecânico com dois apêndices flexíveis é utilizado para a validação deste experimento. A matemática e modelo do sistema são desenvolvidos baseados no método dos modos assumidos. O modelo matemático obtido é finalmente simulado para investigar o comportamento do sistema.
Palavras-chave: Identificação de parâmetros; Estimação de sistemas; Sistemas flexíveis.
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CON10-1151 - MODELAGEM E ESPECIFICAÇÃO DE CONTROLE DE SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA UTILIZANDO REDES DE PETRI DE ALTO NÍVEL
RIBEIRO, ALEXANDRE DA SILVA¹; Lepikson, Herman²; Lima II, Eduardo Jose^3
1SENAI-CIMATEC; ²Universidade Fedaral da Bahia; ³Universidade Federal de Minas Gerais
Resumo: Baseando-se nos conceitos de Redes de Petri a objeto, as especificações de controle para os Sistemas Flexível de Manufatura (FMS) podem ser sintetizados de modo a fazer com que o funcionamento obedeça a determinadas restrições de operação. Neste trabalho, é apresentado um método para especificação de controle para FMS utilizando o método formal de Rede de Petri a Objeto e os paradigmas de Programação Orientada a Objeto (POO). É apresentada também uma ferramenta computacional desenvolvida para realização do controle de alto nível da FMS, baseando-se no modelo em Rede de Petri a Objeto. O método proposto, assim como o funcionamento da ferramenta computacional, é validada através da modelagem e especificação de controle em um FMS didático. São discutidos ainda aspectos de funcionamento do sistema e análise de outros métodos como a utilização de Rede de Petri interpretada.
Palavras-chave: Rede de Petri a Objeto; Especifição de controle; Programação Orientada a Objeto; Modelagem.
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CON10-2089 - MODELAGEM E VERIFICAÇÃO DE UMA PROPOSTA PARA ARQUITETURA DE CONTROLE DE UM EFETUADOR ROBÓTICO BASEADA EM LABVIEW
Anjos, José Marcos Silva¹; Villani, Emilia^1
1ITA
Resumo: Este artigo apresenta a modelagem e verificação de uma solução para arquitetura de controle de um efetuador robótico para aplicações aeronáuticas. Este efetuador tem como objetivo automatizar os processos de furação e instalação de prendedores na montagem e junção de segmentos de fuselagens aeronáuticas. A solução de arquitetura apresentada é responsável por gerenciar as funcionalidades deste efetuador e foi desenvolvida na linguagem de programação gráfica da plataforma LabView. A modelagem e verificação desta arquitetura são baseadas em autômatos temporizados e utiliza a ferramenta UPPAAL. Este artigo apresenta os resultados obtidos com o estudo de caso desenvolvido para o módulo de aplicação de selante e instação de prendedores.
Palavras-chave: efetuador robótico; modelagem; verificação; autômatos temporizados; LabView.
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CON10-0268 - MODELAGEM MATEMÁTICA PARA REGULAGEM AUTOMÁTICA DE VELOCIDADE DE TURBINAS A VAPOR
Irrazabal Bohorquez, Washington Orlando¹; Barbosa, João Roberto^1
1Instituto Tecnológico de Aeronáutica
Resumo: Todas as unidades de potência fornecendo energia elétrica num sistema interligado estão expostas a diversos tipos de distúrbios que produzem o desequilíbrio entre a potência mecânica desenvolvida pela máquina motriz e a potência elétrica consumida na rede, o resultado disto é uma constante modificação do momento torsor na turbina a vapor, produzindo uma mudança na velocidade de giro do turbogerador, que será inversamente proporcional ao momento resistente. Quando se incrementa o momento torsor se reduz a velocidade de giro e quando diminui o momento torsor se incrementa a velocidade do turbogerador. Essas variações de velocidade devem ser controladas a fim de produzir um funcionamento estável da máquina motriz. O dispositivo que soluciona esse problema é o Regulador Automático de Velocidade, comumente denominado RAV. Esse equipamento efetua uma regulagem da velocidade e potência do turbogerador para que em todo momento seu funcionamento se ajuste à carga ligada à rede elétrica. O RAV ao controlar a velocidade do turbogerador apóia a regulagem primária da barra ao controlar a freqüência da máquina motriz. Neste estudo se faz uma descrição dos elementos que compõem o controle de velocidade de uma turbina a vapor: regulador de velocidade, variador de velocidade, válvula piloto, servo-motor e válvulas de regulagem. Descreve-se o modelo matemático de cada um dos elementos que conformam o sistema de controle, assim como se detalham as funções de transferência e constantes de proporcionalidade que representam ao sistema de regulagem da velocidade de giro da turbina a vapor. Entre outros resultados se detalha o comportamento teórico do sistema mediante seu grau de estabilidade, características da resposta transiente e exatidão das características estáticas e dinâmicas do controle de velocidade.
Palavras-chave: modelo matemático; controle de velocidade; turbina a vapor; termoelétrica.
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CON10-0935 - MODELAGEM UML E DESENVOLVIMENTO DE UM SIMULADOR PARA CONTROLE DIFUSO DE GRUPO DE ELEVADORES
Forero, Alvaro Antonio Patiño¹; Ruiz, Vivian Milen Orejuela²; Carvalho, Guilherme Caribé¹; Quintero, Carlos Humberto Llanos^1
1Universidade de Brasilia; ²Unidad Central del Valle
Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento da modelagem UML (Unified Modeling Language) e a implementação de um simulador de grupo de elevadores, incluindo técnicas de controle difuso aplicadas ao problema de controle de despacho dos carros componentes do grupo nas condições normalmente encontradas em prédios comerciais. O objetivo da modelagem UML foi explicitar as interrelações entre as diversas partes do modelo do simulador, de modo a tornar sua implementação em software mais facilitada do ponto de vista de organização. Em um edifício comercial, ao longo do dia, ocorrem mudanças no tipo de tráfego a ser atendido pelo grupo de elevadores. Neste trabalho, os diferentes tipos de tráfego foram identificados e classificados em três grupos: Up Peak (pico de demanda de chegada trabalhadores); Business Time (horário comercial); e Down Peak (pico de demanda de saída trabalhadores). Considerando esses grupos de demanda, foi desenvolvido um gerador de tráfego baseado em distribuições probabilísticas. O simulador é apresentado por meio de diagramas das partes mais importantes da modelagem. Os diagramas descrevem como o simulador foi desenvolvido, mostram a interação entre as diferentes entidades do sistema, tais como os usuários e o Controlador Lógico Programável (CLP). A comunicação de dados entre o aplicativo e o CLP, que foi subtituido por um emulador, foi implementada com base no protocolo de comunicação OPC (OLE for Process Control) que permite uma comunicação bidirecional de dados, além de ser um padrão para troca de informações de controle no meio industrial. Desta forma consegue uma maior aproximação com o sistema real. O simulador resultante mostrou-se uma ferramenta importante para o desenvolvimento e implementação de novas estratégias de controle de grupos de elevadores, além de fornecer uma boa plataforma para futuros estudos de otimização nesse tipo de sistema.
Palavras-chave: UML; sistemas de controle; sistema de elevadores; lógica difusa ; CLP.
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CON10-2102 - MODULARIZAÇÃO E INOVAÇÕES MECÂNICAS EM SISTEMAS ROBÓTICOS.
Azevedo, Cássio Klen¹; Adolfo, Cristian¹; Chies, Felipe Augusto¹; Barone, Dante Augusto Couto¹; Micco, Felipe Kern^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS
Resumo: O sucesso da robótica depende de uma completa integração entre mecânica, eletrônica e computação. O projeto RoboPET - do grupo de robótica inteligente da UFRGS - visa o melhor desempenho de um time de futebol de robôs participantes da Robocup Small-size e tal integração é indispensável para o seu desenvolvimento. Esta competição se caracteriza por reunir pesquisadores do mundo inteiro a fim de compartilhar conhecimentos e criar robôs autônomos. Tais robôs possuem dimensões limitadas e devem, com inteligência artificial, emular o desempenho humano em partidas de futebol. Inicialmente formado por estudantes de Engenharia e Ciências da Computação, a equipe RoboPET percebeu necessidade da ampliação do grupo com a pesquisa mecânica nos robôs. A motivação surgiu devido ao fraco desempenho da equipe após a experiência internacional no campeonato da Áustria no ano de 2009. Aos estudantes de Mecânic, então integrados ao grupo coube o desenvolvimento de um novo projeto mecânico realizado sobre uma proposta de sistema modular para facilitar montagens, trocas e manutenções, ideal para a rápida reparação de peças defeituosas. No conjunto de rodas do novo projeto inovou-se com a alteração do número destas de três para quatro, a transmissão acoplada em cada roda, menor número de parafusos de fixação, a inclinação das rodas para rebaixar o centro de massa e aumentar a estabilidade. Realizaram-se estudos estruturais, procurando justificar o uso de materiais mais resistentes ou leves onde são necessários, e que possibilitaram o uso de material ecologicamente correto (PET reciclado) para a confecção da carenagem dos robôs, ao invés do acrílico usual. O sistema de amortecimento de passes, a variação da direção do chute e um "cabeceador" também fazem parte das inovações propostas pelos mecânicos do grupo. Assim, em um curto espaço de tempo, foi possível a total modificação do projeto anterior, antigo e pouco dinâmico. Todas estas inovações são responsáveis pela rápida inserção da equipe no grupo das mais desenvolvidas do cenário mundial na categoria.
Palavras-chave: modularização; inovações mecânicas; robopet; robocup; UFRGS; futebol.
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CON10-0451 - O USO DE ALGORITMOS A* E FIELD A* EM UM ROBÔ AGRÍCOLA
Abrahao, Gabriel Queiroz Silva¹; Megda, Poliane Torres¹; Becker, Marcelo^1
1EESC - USP
Resumo: Neste trabalho foram empregados e comparados os algoritmos A* e Field A* em aplicações de robótica móvel. O primeiro é um algoritmo simples e eficiente que permite que um robô móvel se mova até um destino predeterminado dados sua posição inicial, posição desejada e o mapa no qual o robô se encontra. O segundo, trata de uma extensão do algoritmo A* que leva a resultados mais precisos, porém com uma eficiência computacional menor (em termos de tempo de processamento). Em situações onde o mapa no qual o robô navega é conhecido e onde o ambiente não muda com o tempo (ambientes estáticos), como por exemplo, em uma plantação, os algoritmos A* e Field A* podem ser empregados para traçar a rota do robô agrícola exigindo um baixo custo computacional, quando comparados a algoritmos mais sofisticados que lidam com ambientes mais complexos e dinâmicos. O resultado do funcionamento de ambos os algoritmos é apresentado e o desempenho deles é comparado, em termos de rota gerada e comparação do tempo de processamento necessário para cada um deles calcular um caminho de uma posição inicial até um destino.
Palavras-chave: Planejamento de Trajetórias; Robótica Móvel; A* e Field A*; Robôs Agrícolas.
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CON10-2083 - OTIMIZAÇÃO SIMULTÂNEA DOS PARÂMETROS DA PLANTA E DO CONTROLADOR DE UMA SUSPENSÃO VEÍCULAR ATIVA
Soubhia, Ana Luisa¹; Jeuken, Gustavo¹; Camino, Juan F.^1
1UNICAMP/FEM/DPM
Resumo: Este artigo propõe a investigação de algoritmos eficientes que podem ser usados para o projeto de controlador e simultaneamente para os parâmetros da estrutura, com o objetivo, por exemplo, de minimizar vibrações estruturais. O artigo envolve três etapas principais que são analisadas separadamente. Primeiro, a estrutura é modelada. Segundo, o procedimento de otimização estrutural é aplicado. E finalmente um controlador é projetado usando a estrutura otimizada. O controlador é projetado para uma estrutura ótima e a performance do sistema em malha fechada é analisada. Por fim é proposta a metodologia para otimizar simultaneamente os parâmetros da estrutura e o controlador. Com isso, é mostrado que a aproximação simultânea é capaz de alcançar a melhor p erformance. Exemplos numéricos ilustram esta proposta.
Palavras-chave: Otimização; Projeto de controladores; Controle de Vibração; Progaramação Semi-Definida.
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CON10-1761 - POSICIONADOR LINEAR DE PRECISÃO COM MECANISMO DE IMPRESSORA A JATO DE TINTA
Lucena, Samuel Euzédice de^1
1Unesp - Universidade Estadual Paulista
Resumo: Construiu-se e testou-se um posicionador linear de precisão, a partir do mecanismo de uma impressora a jato de tinta. O mecanismo é constituído por um motor de corrente contínua, uma correia dentada, uma cabeça de impressão, que pode se mover ao longo de um guia linear, e um sensor de posição. O sensor de posição é formado por uma fita plástica transparente, dotada de barras verticais opacas, e um par LED-fotodiodo, em arranjo tipo fenda, por onde se desloca a fita plástica solidária ao movimento da cabeça de impressão. À cabeça de impressão se podem fixar ferramentas diversas, uma vez estabelecido o uso final do posicionador. Faz-se o acionamento do motor de corrente contínua por meio de um amplificador recortador, do tipo com tempo de bloqueio fixo, com saída em corrente de até 3 ampères, e uma ponte H completa de até 55 volts, estrutura que permite o controle tanto do torque quanto do sentido de giro do motor. O algoritmo de controle de posição (e velocidade) roda em uma placa com microprocessador de 8 bits, cujas saídas controlam a corrente e o sentido de giro do motor, e cuja entrada são os pulsos oriundos do sensor de posição. O curso do posicionador é de 350 mm e a resolução é de 125 mm. A velocidade máxima atingível depende fortemente da fonte usada com o amplificador recortador e pode chegar a 500 mm/s, com fonte de 12 volts. Projetado sobretudo para uso didático, onde tem despertado grande interesse por parte dos estudantes, os testes mostram que o bom desempenho do posicionador o qualificam para uma grande gama de aplicações em automação, controle e instrumentação.
Palavras-chave: Posicionador; Sensor de posição; Controle de posição; Motor de corrente contínua; Amplificador de corrente.
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CON10-1559 - PROJETO DE UM MANIPULADOR ROBÓTICO COM EXTREMIDADE DO TIPO GARRA ACIONADO POR FPGA
Magalhães, Francisco Helano Sampaio de¹; Silva, Natanael Rodrigues da¹; Rocha, Pedro Hugo Menezes¹; Machado, Menotti Erasmo da Silva^1
1Universidade Federal do Ceará
Resumo: Este trabalho enfoca o projeto e o controle de um manipulador robótico utilizando circuitos integrados digitais reprogramáveis - FPGA - "Field Programmable Gate Array". Para a sua construção utilizou-se estruturas mecânicos de baixo custo, motores de passo, além de materiais recicláveis. São desenvolvidas três estratégias de controle em malha aberta para a movimentação do manipulador, através do acionamento de três motores de passo do tipo bipolar. O primeiro acionamento do tipo manual exige que o operador selecione os movimentos desejados a cada passo. Na segunda estratégia, que consiste em entrada numérica, o operador aciona através de chaves, o valor de três variáveis de entrada: sentido, estado, e a quantidade de passos para cada motor. A terceira estratégia é denominada seqüencial de seqüência fixa e utiliza uma série de movimentos independentes da atuação de um agente externo, exceto a de fornecer o comando de inicialização da seqüência programada. A estrutura do manipulador pode ser dividida em três partes principais: base, braço e garra. A cada uma existe um motor de passo acoplado, responsável pela realização dos movimentos, que podem ser do tipo arfagem e/ou guinada. O manipulador é mecanicamente constituído por juntas do tipo rotacional e torcional. A sua área de trabalho corresponde a uma superfície semi-esférica. A programação e a simulação das expressões lógicas utilizadas nos algoritmos de controle foram codificadas através da linguagem de descrição de hardware VHDL "VHSIC Hardware Description Language", utilizando a plataforma de software QUARTUS II da Altera. O código gerado foi sintetizado no circuito lógico reconfigurável Cyclone II do kit de desenvolvimento educacional DE2 da Altera. Os resultados obtidos através da simulação computacional mostraram que os circuitos de controle de lógica digital realizam corretamente as tarefas planejadas para as três estratégias de controle. O braço robótico com garra obtido é capaz de realizar três movimentos diferentes e complementares: um rotacional na base, outro para erguer ou apear a haste que sustenta a garra, e o terceiro destinado a abri-la ou fechá-la. Este manipulador mostra-se uma excelente ferramenta para o ensino introdutório da mecânica, da robótica, da lógica digital, da eletrônica, da programação e da automação, o que revela sua característica multidisciplinar. Destaca-se a flexibilidade obtida com o uso dos dispositivos FPGA's que permite a alteração das estratégias de controle sem a necessidade da interrupção da operação do sistema robótico implementado. Isso é uma característica desejável em um ambiente industrial que pode requerer modificações de estratégias de controle durante a produção. O protótipo desenvolvido pode ser utilizado em situações ou ambientes onde a tarefa a ser realizada ofereça riscos à saúde humana, tais como em manipulação de materiais tóxicos e/ou radioativos.
Palavras-chave: Manipulador Robótico; Motor de Passo; Controle Digital; FPGA; VHDL.
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CON10-2215 - PROJETO E CONSTRUÇÃO DE UM ROBÔ MODULAR
Souza, Nathan Costa Alves¹; Dutra, Rafael da Costa¹; de Brito, Lucas Soares²; Koike, Carla Cavalcante³; Viana, Dianne Magalhães^1
1Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade de Brasília; ²Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília; ³Departamento de Ciência da Computação, Universidade de Brasília
Resumo: Robôs modulares reconfiguráveis são máquinas constituídas de módulos autônomos capazes de se conectarem e assumirem novas formas e funções por meio de rearranjos dos seus módulos. Características de versatilidade, robustez e baixo custo abrem possibilidades para que estas máquinas possam adaptar-se a novas circunstâncias, recuperar-se de danos e realizar novas e complexas tarefas. No presente trabalho são mostrados os aspectos de desenvolvimento e construção do protótipo de um robô constituído de quatro módulos idênticos. O módulo de dimensões 70 mm x 70 mm x 70mm foi construído em alumínio e é formado de uma parte semicilíndrica e uma placa plana conectada por uma articulação. Cada parte possui quatro superfícies para conexão. O módulo possui um grau de liberdade, no entanto, um grupo de módulos pode gerar estruturas mais complexas capazes de realizar vários tipos de movimento para se locomover. No presente estágio de desenvolvimento é possível realizar a locomoção apodal inspirada no movimento dos ofídios. Neste protótipo os módulos são controlados por um circuito externo com fonte de alimentação também externa. Algoritmos de geração de movimento foram elaborados para configurar e executar o movimento coordenado dos quatro módulos. De modo a validar a etapa atual são realizados testes de reconfiguração e de comunicação com os módulos.
Palavras-chave: robótica modular; robôs reconfiguráveis; locomoção apodal.
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CON10-0544 - PROTÓTIPO DE MÁQUINA ORGANIZADORA DE ESTOQUES CONTROLADA PELO MICROCONTROLADOR PIC16F877
Teixeira, Iogo Paula¹; Silva, Rafael Franklin Alves¹; Nóbrega, Luis Henrique Melo Silva¹; Silva, Verilton Nunes¹; Moraes, Leonardo de Araújo²; Lima, Thyago Vasconcelos^1
1UFPB; ²IFPB
Resumo: O uso dos microcontroladores vem se intensificando devido a sua versatilidade, poder de processamento e custo reduzido. Tendo em vista estes atributos, implementamos um sistema de controle do protótipo de uma máquina organizadora de estoques, em nível de hardware e software, através do microcontrolador PIC 16F877. O protótipo da máquina organizadora de estoques, robô cartesianos de movimentos tridimensionais acionados por meio de três motores de passo, que inicialmente era controlado por um computador pessoal, passa a ser controlado pelo sistema supracitado. A implementação desse sistema envolveu a elaboração de um firmware em linguagem C, construção de uma interface entre o operador e a máquina, confecção de uma placa de controle e adição de sensores que melhoraram a operacionalidade do sistema. Os resultados obtidos foram bastante satisfatórios e o protótipo tornou-se um sistema mais rápido e independente do PC. Por fim, os testes realizados atenderam às expectativas.
Palavras-chave: Organizador; Estoques; Microcontrolador; Automação; PIC16F877.
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CON10-2105 - RAVE: UM ROBÔ COMO PLATAFORMA PARA PESQUISA EM ROBÓTICA MÓVEL UTILIZANDO UM AUTOMODELO
SOBRAL, ANDREWS CORDOLINO¹; SILVA, CAROLINE PACHECO DO ESPÍRITO¹; JÚNIOR, CARLOS ANTÔNIO VIEIRA VASCONCELOS¹; OLIVEIRA, FABRÍCIO MOTA^1
1UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA - UFBA
Resumo: A robótica é a ciência de perceber e manipular o ambiente real através de dispositivos mecânicos controlados por computador. Exemplos bem sucedidos de sistemas robóticos incluem plataformas móveis para a exploração planetária, braços robóticos nas linhas de montagem de indústrias, extração de petróleo em águas profundas, entre outros. Buscando estimular o aprendizado em robótica, especificamente sobre robôs móveis, este trabalho apresenta um veículo terrestre não-tripulado, denominado RAVE (Robotic Autonomous VEhicle). Este foi construído com o objetivo de servir como uma ferramenta experimental para aplicar na prática os conhecimentos teóricos estudados em disciplinas como Sistemas Embarcados, Inteligência Artificial, Controle Digital, Processamento Digital de Sinais, entre outras. Apesar do nome RAVE, em português, ser definido como Veículo Robótico Autônomo, não significa que este é de fato um robô autônomo e sim uma plataforma de testes para permitir o estudo e desenvolvimento de sistemas robóticos capazes de torná-lo autônomo. Na construção do robô, optou-se pela estrutura mecânica de um automodelo por ser uma alternativa rápida visto que a modelagem e a fabricação das partes mecânicas costuma ser um trabalho delicado e custoso. No texto são apresentados: a concepção do robô, sua arquitetura, seu sistema embarcado, os testes e resultados obtidos. O RAVE também possui um software, denominado RaveControl, que foi desenvolvido para permitir o controle à distância e facilitar a implementação de novos sistemas que utilizem o robô. Durante os dois anos trabalhados desde a concepção, passando pelo desenvolvimento e os testes, os resultados obtidos mostraram que o RAVE conseguiu se tornar uma plataforma capaz de permitir que outros estudantes, professores e profissionais pudessem conhecer e experimentar suas funcionalidades. Esta colaboração foi fundamental para o sucesso de seu objetivo principal, que é exatamente servir como plataforma de estudos em robótica móvel.
Palavras-chave: Mecatrônica; Robótica; Robô; Automodelo.
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CON10-0425 - REDES NEURAIS ARTIFICIAIS APLICADAS À BALIZA PARALELA DE VEÍCULO DE PASSEIO EM AMBIENTE SIMULADO
Hernandes, André Carmona¹; Mendonça, André Salomão Brito¹; Andrade, Kleber de Oliveira¹; Becker, Marcelo^1
1EESC - USP
Resumo: O interesse por automação veicular vem crescendo ultimamente, devido ao grande desafio que existe em dotar um sistema móvel com capacidade para tomar decisões a partir de interações com o meio. Além disso, a automação em veículos não precisa ser feita de modo a substituir o motorista completamente, mas sim poder auxiliá-lo em algumas tarefas ou realizar tarefas simples no veículo visando um maior conforto e segurança desse e dos passageiros. Com essa motivação em mente, este trabalho tem por objetivo desenvolver um controlador baseado em Redes Neurais Artificiais (RNAs) capaz de fazer com que um carro do tipo sedan, em ambiente simulado, realize a manobra de baliza paralela. Uma análise da manobra da baliza paralela foi feita e a distinção clara de 3 etapas durante a manobra foi percebida. Com essa informação, foi possível seguir a abordagem de aprendizado supervisionado, com o algoritmo de Levenberg-Marquardt, para a RNA, fazendo da rede um classificador de etapas. O próximo passo foi a escolha do método de identificação das características ao redor do carro. Com dois sensores SICK LMS 2XX é possível extrair as informações necessárias tanto para o cálculo da vaga quanto para servir de dado de entrada para a RNA. Deste modo, foi possível desenvolver o simulador com a finalidade de testar o controlador em RNAs. A identificação da possível vaga para realizar a manobra foi concebida com o uso tanto dos sensores SICK quanto da odometria do carro. Uma vez identificada, pode ser feita a extração de suas características, e, para tanto, uma filtragem nos dados recebidos pelos sensores se fez necessária, selecionando-os apenas de uma região de interesse. Por fim, 3 abordagens foram feitas com relação aos dados de treinamento da RNA: uma apenas com os dados lidos na região de interesse durante toda a manobra; outra com o adicional da etapa anterior e, por fim, apenas os dados iniciais de cada etapa. Foram testadas, juntamente com as abordagens dos dados de entrada, várias arquiteturas de RNAs, mudando suas camadas ocultas e número de neurônios a fim de extrair o melhor resultado. Todas apresentaram uma melhor resposta para a última abordagem dos dados de entrada. Destas, apenas a rede com 3 camadas e 30 neurônios conseguiu um desempenho aceitável, uma matriz de confusão ótima e uma boa resposta no simulador, realizando a manobra da baliza.
Palavras-chave: Robótica Móvel; Mecatrônica; Sistemas Inteligentes; Redes Neurais Artificiais; Veículos Inteligentes.
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CON10-1579 - REPLICAçãO RECONFIGURáVEL EM SISTEMAS DE TEMPO REAL
Assis, Semíramis Ribeiro¹; Macêdo, Raimundo José de Araújo¹; Gorender, Sérgio^1
1Universidade Federal da Bahia
Resumo: Computer hardware or software failures can cause serious damage for the correct functioning of mechatronic systems such as an industrial plant. Replication is a technique that has been widely used to mask such failures, leading to more robust mechatronic systems. Software component architectures are a powerful technique that allows the construction of software from the reuse and assembly of existing components. In this paper, we explore the possibility of distributing software components such as controllers over a computer network in order to design and implement fault-tolerant mechatronic systems. We designed and implemented a component replication manager (GesRep) that provides component replication through a technique known as the passive replication - where a primary replica when detected faulty is automatically replaced by a backup one without the intervention of a human operator. GesRep has been implemented and evaluated over ARCOS (Architecture For Control And Supervision), a component-based platform devoted for the construction of distributed control and supervision applications. Data collected from experiments with GesRep show that ARCOS faulty replicas are automatically replaced and normal operation resumes in less than 1 second.
Palavras-chave: Tolerância a falhas; Replicação de componentes; CORBA CCM.
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CON10-1860 - ROBÔ CÃO GUIA PARA AUXÍLIO A DEFICIENTES VISUAIS EM RECINTOS FECHADOS
Muñoz, Daniel Mauricio¹; Gomez, Diego Felipe S.¹; Vidal Filho, Walter de Britto²; Quinteros, Carlos H. Llanos^1
1Universidade de Brasilia; ²Universidade federal de Pernambuco
Resumo: O movimento através de lugares não rotineiros é uma tarefa comum que as pessoas realizam todo dia, sem se dar conta da dificuldade que esta tarefa representa para um portador de deficiência visual. A principal dificuldade desta tarefa não está em desviar dos obstáculos, mas em se localizar, localizar o ponto de destino e determinar o caminho até ele, ou seja, a navegação pelo ambiente. Dispositivos eletrônicos para auxiliar a movimentação de deficientes visuais vêm sendo desenvolvidos desde a década de 60. Após a década de 70, dispositivos empregando sensores por ultrassom ou fotoemissores, aliada a miniaturização da eletrônica, geraram dispositivos práticos que se tornaram produto. Estes produtos apresentaram pouca aceitação devido ao custo elevado e ao foco do projeto está na detecção do obstáculo e não na navegação pelo ambiente. O dispositivo mais utilizado atualmente para localizar obstáculos é a bengala branca dos cegos. É um produto barato, leve e fácil de utilizar que permite determinar as distâncias do usuário aos obstáculos. Com o intuito de facilitar a navegação pela cidade cães foram treinados para identificar obstáculos fixos e móveis, desníveis, escadas e buracos. Os chamados cães-guia possuem maior eficiência em ambientes conhecidos, podem levar facilmente o usuário de casa para o trabalho, através de lugares que ele já percorreu antes. O custo da aquisição e treinamento especializado destes animais é o principal limitador da sua aceitação. Contudo a dificuldade de movimentação em ambientes desconhecido ainda é um problema. Quando um deficiente tem que localizar uma loja em um centro comercial, o cão guia e a bengala só auxiliam a evitar os obstáculos, não localizam, nem determinam a orientação para chegar ao lugar desejado. O comportamento apresentado pelo deficiente navegando pelo ambiente tem características similares com a navegação de robôs móveis, por isso, vários estudos já foram feitos para utilizar robôs móveis no lugar do cão-guia. Verifica-se que o robô móvel apresenta vantagem em relação ao cão-guia em ambientes fechados não rotineiros para o deficiente e o cão. Várias técnicas de navegação, algoritmos de planejamento e arquiteturas de robôs que foram desenvolvidos nos últimos anos podem ser usadas em um robô cão-guia. Uma implementação inicial de um robô cão-guia usando um robô móvel com tração diferencial, uma comunicação RS-232 serial e uma interface usuário desenvolvida em Matlab 7.1®, rodando em PC são descritas. Duas metodologias de planejamento de trajetória foram implementadas utilizando algoritmos de grafos de visibilidade e diagrama de Voronoi. Uma técnica reativa para circundar obstáculos estáticos em um ambiente fechado também foi implementada na plataforma do robô cão guia. Este estudo mostrou a viabilidade de emprego de robôs móveis como guia de deficientes em ambientes fechados.
Palavras-chave: tecnologia assistiva; robótica; robô movel.
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CON10-1130 - SEGUIMENTO DE TRAJETÓRIA DE UM ROBÔ MÓVEL NÃO-HOLONÔMICO COM PERTURBAÇÕES CINEMÁTICAS: UM PROJETO DE CONTROLE A ESTRUTURA VARIÁVEL TRAJECTORY TRACKING OF A NONHOLONOMIC MOBILE ROBOT WITH KINEMATIC DISTURBANCES: A VARIABLE STRUCTURE CONTROL DESIGN
Martins, Nardênio A.¹; Elyoussef, Ebrahim S.¹; Bertol, Douglas W.¹; De Pieri, Edson R.¹; Moreno, Ubirajara F.¹; Castelan, Eugênio B.^1
1UFSC
Resumo: Neste artigo é proposto um controle de seguimento de trajetória para um robô móvel não-holonômico sujeito a perturbações cinemáticas. Um controlador a estrutura variável baseado na teoria de modos deslizantes é usado para compensar estas perturbações. Para minimizar os problemas encontrados em implementações práticas de controladores a estrutura variável clássicos e para eliminar o fenômeno de chattering, é usado um compensador neural, que é contínuo e não-linear, no lugar do termo descontínuo dos sinais de controle presentes nas formas clássicas. O compensador neural proposto é projetado por uma técnica de modelagem por redes neurais de funções de bases radiais Gaussianas e não necessita de consumo de tempo com processo de treinamento. A análise de estabilidade é assegurada com base no método de Lyapunov. Resultados de simulações são fornecidos para mostrar a eficiência da abordagem proposta. In this paper, a trajectory tracking control for a nonholonomic mobile robot subjected to kinematic disturbances is proposed. A variable structure controller based on the sliding mode theory is used, and applied to compensate these disturbances. To minimize the problems found in practical implementations of the classical variable structure controllers, and eliminate the chattering phenomenon a neural compensator is used, which is nonlinear and continuous, in lieu of the discontinuous portion of the control signals present in classical forms. The proposed neural compensator is designed by the Gaussian radial basis function neural networks modeling technique and does not require the time-consuming training process. Stability analysis is guaranteed based on the Lyapunov method. Simulation results are provided to show the effectiveness of the proposed approach.
Palavras-chave: robô móvel não-holonômico; seguimento de trajetória; controle a estrutura variável; teoria de modos deslizantes; redes neurais; método de Lyapunov.
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CON10-0453 - SIMULAÇÃO DE UM SISTEMA DE CONTROLE ATIVO DE CRUZEIRO PARA VEÍCULOS DE PASSEIO EM SITUAÇÃO DE TRÁFEGO PESADO
de Lima, Gabriel Serrano¹; Nardi, Luiz¹; Sampaio, Rafael Coronel Bueno¹; Becker, Marcelo^1
1EESC - USP
Resumo: Num contexto de busca por segurança, aperfeiçoamento de produtos pela parte técnica e pelo conforto oferecido, tecnologia em sistemas de controle ativo de cruzeiro, ou Active Cruise Control (ACC), está se tornando destaque no mundo automobilístico. Estes sistemas são capazes de controlar esterçamento, aceleração, frenagem e alerta do carro, para otimizar a performance do veículo em seu trajeto baseando-se em sua condição instantaneamente, como perigo de impacto, identificação de obstáculos, pedestres e outros elementos ou seu consumo de combustível. Este trabalho mostra o desenvolvimento de um sistema adaptativo de controle de cruzeiro que lê a velocidade do veículo e, quando em trânsito urbano pesado, mede a distância do elemento à frente e acelera/freia o veículo automaticamente. Dessa forma, é possível eliminar a ação de pisar nos pedais de freio e acelerador quando o veículo encontra-se nessa situação. A motivação desse trabalho é, além de proporcionar maior segurança e conforto para o motorista e os transeuntes, reduzir o consumo de combustível e otimizar o desempenho do veículo. Nessa fase de desenvolvimento do projeto, trabalhou-se em ambiente virtual em um simulador desenvolvido em MatLab. Foi possível testar diferentes técnicas de controle e aperfeiçoá-las visando uma implementação futura embarcada em um veículo real.
Palavras-chave: Active Cruise Control; Robótica Móvel; Veículos Inteligentes; Mecatrônica; Controle.
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CON10-1195 - SISTEMA DE CONTROLE INFERENCIAL APLICADO NO AJUSTE DA CONCENTRAÇÃO E PRODUÇÃO DE MISTURAS
Araújo, Fábio Meneghetti Ugulino de¹; Linhares, Leandro Luttiane da Silva¹; Júnior, José Medeiros de Araújo^1
1UFRN
Resumo: Plantas que efetuam a mistura de compostos com o objetivo de obter um determinado produto são encontradas em diversos ramos da indústria, como por exemplo, a petroquímica, a alimentícia, a de revestimentos, entre outras. O processo utilizado neste trabalho corresponde à uma simulação genérica de um sistema de mistura formado por dois tanques em série e alimentados, através de duas bombas de sucção, por dois produtos distintos que quando misturados formam o produto final do processo. Para controlar a concentração e o nível de produção desse produto, é utilizado, neste trabalho, um sistema de controle inferencial. De uma forma geral, esse tipo de sistema de controle envolve a síntese de um controlador e o projeto de um sistema de inferência, sendo este último responsável por estimar as variáveis do processo de difícil mensuração ou que apresentem longos atrasos de medição. O sistema de controle inferencial proposto é formado por um controlador fuzzy realimentado pelos valores de concentração e nível de produção da mistura final do processo, que são fornecidos por um sistema de inferência baseado em redes neurais artificiais. Essas variáveis são estimadas a partir dos níveis dos tanques. Os valores estimados são comparados com seus valores de referência e a partir dos erros resultantes o controlador fuzzy ajusta adequadamente os set points dos controladores de nível (PIDs) presentes na malha regulatória do processo.
Palavras-chave: Controle Inferencial; Sistema Fuzzy; Redes Neurais; Soft Sensor.
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CON10-1203 - SISTEMA DISTRIBUÍDO PARA CONTROLE DO POSICIONAMENTO DE ANTENA DIRECIONAL DE UM ROBÔ AGRÍCOLA MÓVEL
Scorzoni, Fernando¹; Godoy, Eduardo Paciência¹; Tabile, Rubens André¹; Porto, Arthur José Vieira¹; Inamasu, Ricardo Yassushi^2
1Escola de Engenharia de São Carlos, USP; ²EMBRAPA Instrumentação Agropecuária
Resumo: Atualmente verifica-se uma forte tendência no desenvolvimento de veículos autônomos e robôs móveis para a área agrícola, norteada pela crescente necessidade de se projetar máquinas e implementos agrícolas cada vez mais automatizados. Estes robôs são equipados com um grande número de dispositivos como sensores, atuadores, sistemas de comunicação sem fio e unidades de controle que precisam estar interconectados e compartilhar informações. Este compartilhamento pode originar sistemas centralizados complexos que podem ser simplificados com o desenvolvimento de um sistema distribuído eficiente. ISOBUS é um padrão de comunicação baseado em CAN (Controller Area Nerwork) para o desenvolvimento de sistemas distribuídos em máquinas e implementos agrícolas. Este trabalho apresenta o projeto e a implementação de um sistema distribuído de posicionamento para as antenas do sistema de teleoperação de um robô agrícola móvel. Esse sistema de teleoperação é baseado em uma ligação wireless Ethernet com antenas direcionais (uma no robô e outra na estação de controle). O sistema distribuído com rede CAN consiste em duas unidades de controle (ECUs) que são responsáveis pelo controle da posição das antenas para manter o "link" de teleoperação. O deslocamento angular do robô é medido com o auxílio de uma bússola digital e transmitido na rede CAN por uma ECU. Outra ECU controla um motor DC (acoplado à antena) de acordo com os dados da bússola recebidos da rede CAN, de forma a manter a antena do robô sempre direcionada à estação de controle. A validação de operação do sistema de posicionamento foi realizada através de testes realizados em laboratório e com a navegação do robô. O posicionamento das antenas foi feito precisamente com resolução de cinco graus (deslocamento angular máximo entre as antenas) e tempo de resposta adequado para manter a teleoperação do robô.
Palavras-chave: Robô Agrícola; Protocolo CAN; Bússola Digital; ISOBUS.
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CON10-1304 - SISTEMÁTICA PROCEDURAL PARA O PROCESSO DE CÁLCULO DA CINEMÁTICA DE SISTEMAS MULTIRROBOS COOPERATIVOS
Tonetto, Cristiane Pescador¹; Simas, Henrique¹; Dias, Altamir^1
1Universidade Federal de Santa Catarina
Resumo: O objetivo deste artigo é descrever o processo de programação de um Sistema Multirrobo Cooperativo (SMC). Um Sistema Multirrobo Cooperativo (SMC) é definido como um sistema composto por vários manipuladores, que auxiliam ou colaboram na realização de uma ou várias tarefas. Esse tipo de sistema é importante quando existem tarefas que, para serem cumpridas por um único robô, tornam a programação difícil, complexa ou mesmo impossível, e assim, precisa ser simplificada com a adição mais robôs para facilitar a execução das tarefas. Neste artigo descreve-se o processo de programação de um SMC através de algumas etapas. Para isso, é proposta uma sequencia de doze etapas que gera um procedimento sistemático para a programação cinemática de um SMC. As etapas envolvem desde a coleta das informações dos robôs envolvidos, a representação abstrata do sistema, até o cálculo da cinemática do sistema. Desta forma, pretende-se estabelecer uma sistemática que simplifique o processo de programação e modelamento cinemático de qualquer SMC, como se fosse um roteiro, apontando para uma padronização de programação. Por outro lado, sem uma técnica sistemática para programar SMC, a atividade de programação se torna bastante complexa na medida que se aumenta o número de robôs no sistema. No decorrer do artigo são discutidas estas etapas e é desenvolvido um exemplo relatando o passo a passo envolvendo cada etapa. O exemplo aborda o cálculo da cinemática de um sistema composto por três robôs antropomórficos compartilhando uma carga.
Palavras-chave: Sistemas Mutirrobôs Cooperativos; Cinemática de SMC; Sistemática procedural de programação de robôs.
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CON10-0539 - TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO EM TEMPO REAL APLICADAS EM DOIS ELOS DE UM ROBÔ MANIPULADOR ELETROPNEUMÁTICO DE TRÊS GRAUS DE LIBERDADE
Souza, Oldineia Batista¹; Meira, Anrafel Silva¹; Pinto, Carlos Roberto Alves¹; Riul, José Antônio^1
1PPGEM - UFPB
Resumo: O objetivo do presente trabalho visa a identificação em tempo real de dois elos de um robô manipulador eletropneumático de três graus de liberdade (3 GDL) cartesiano. O robô manipulador é composto basicamente por três válvulas eletropneumáticas e por três cilindros pneumáticos. Modelos dinâmicos destes sistemas são obtidos usando-se a equação da continuidade, a equação de vazão em orifícios e o principio de D'Alembert nas válvulas eletropneumáticas e nos cilindros pneumáticos, e são não-lineares. Neste trabalho, os parâmetros do robô manipulador são identificados em tempo real pelos algoritmos dos Minimos Quadrados Recursivos (MQR) e Least Mean Squares (LMS), visando verificar qual das técnicas é mais adequada na obtenção do modelo do robô. Finalmente, são apresentados resultados experimentais da identificação, bem como avaliação do desempenho dos algoritmos usados.
Palavras-chave: Robótica; Identificação.
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CON10-0767 - TECNOLOGIAS WIRELESS E DSP PARA CONTROLE E INTERFACEAMENTO DE UM MACROINDENTADOR PORTÁTIL PARA AVALIAÇÃO IN-SITU DE PROPRIEDADES MECÂNICAS DE DUTOS METÁLICOS
Sousa, Jeovane Vicente¹; Soares, Alcimar Barbosa¹; Franco, Sinésio Domingues^2
1Faculdade de Engenharia Elétrica - Universidade Federal de Uberlândia; ²Faculdade de Engenharia Mecânica- Universidade Federal de Uberlândia
Resumo: O conhecimento das propriedades mecânicas de dutos metálicos é de fundamental importância para sua utilização segura e otimizada, ainda mais quando consideramos um número relevante de linhas cuja documentação não é precisa ou inexistente. Convencionalmente, essas propriedades são obtidas a partir de ensaios destrutivos, como, por exemplo, ensaios de tração, impacto e fadiga. Recentemente, a macroindentação tem sido sugerida como uma boa alternativa para determinação das propriedades mecânicas de materiais metálicos por meio de ensaios não destrutivos e com a vantagem de ser realizada "In-Situ". A macroindentação instrumentada é um ensaio baseado em múltiplas indentações em um mesmo local de penetração. Desta forma, com o monitoramento constante da carga e da profundidade de indentação determina-se uma curva característica do ensaio e, a partir de correlações entre essa curva e determinadas equações-modelo, pode-se estimar diversas propriedades mecânicas, tais como: o limite de escoamento, o limite de resistência, a dureza, a curva tensão x deformação, o coeficiente de resistência e o expoente de encruamento. Este artigo destaca o projeto e o desenvolvimento de um sistema de controle, instrumentação e interfaceamento para um equipamento de macroindentação baseado em tecnologias de transmissão de dados sem-fio (wireless) e controle computacional embarcado via processadores digitais de sinais (DSP) de última geração. O sistema final permitirá a realização dos ensaios de forma mais rápida e totalmente automatizada, aos quais também serão agregadas maior segurança e precisão das medidas.
Palavras-chave: Instrumentação e Controle; Macroindentação; Indentação Instrumentada; Propriedades Mecânicas; Wireless; Sistemas embarcados; DSP.
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CON10-0886 - UM SISTEMA CAM PARA MÁQUINAS DE PROTOTIPAGEM RÁPIDA DE BAIXO CUSTO.
Martins, Silvio Roberto Montenegro¹; Costa, Branilson Luiz Santos¹; Lepikson, Herman Augusto^1
1Universidade Federal da Bahia
Resumo: A integração do mercado mundial aumentou a concorrência entre as empresas. Para manter a competitividade é preciso investimentos constantes em pesquisa e tecnologia visando o desenvolvimento de novos produtos e processos. Com a evolução das técnicas de manufatura, novos produtos são lançados no mercado com uma velocidade cada vez maior. Uma das formas de viabilizar a redução no ciclo de desenvolvimento de produtos é através da junção de etapas do processo, como projeto, testes e fabricação. Entre as tecnologias que permitem esta redução está a prototipagem rápida. A prototipagem rápida permite a construção de objetos físicos a partir de modelos CAD. Esta técnica de construção a partir do computador provê uma alternativa rápida para produção de protótipos funcionais, se comparado aos modelos convencionais de criação. Com isto é possível a redução de tempo e custo, melhorando-se também a capacidade de testes funcionais e produtibilidade dos protótipos. Esta tecnologia é aplicada em diversas áreas como engenharia, saúde e arquitetura, por isso é um tema de estudo relevante. Além disso, há um forte envolvimento da mecatrônica neste processo, por envolver a integração de questões mecânicas, eletrônicas, químicas e computacionais. Este trabalho está focado na manufatura aditiva (construção de sólidos através da adição de material). Entre os principais processos desta tecnologia estão: estereolitografia (SLA), modelagem por fusão e deposição (FDM), sinterização seletiva a laser (SLS), manufatura de objetos em lâminas (LOM) e impressão tridimensional (3DP). Apesar das diferenças nos princípios, existem atividades que são comuns a estas tecnologias. No que tange ao aspecto computacional, quatro tarefas são comuns ao processo de planejamento para manufatura em camadas: orientação, fatiamento, geração de suporte e planejamento da rota. A maioria das soluções disponíveis no mercado são proprietárias, fato que resulta em tecnologias fechadas e em custos elevados. O foco deste trabalho é o desenvolvimento de um sistema CAM capaz de atuar em uma máquina de manufatura aditiva de baixo custo. Este será responsável pelo tratamento dos arquivos tridimensionais, apresentando soluções para o fatiamento e planejamento da rota de deposição da máquina de prototipagem. A validação deste trabalho será feita em um protótipo de uma máquina de baixo custo. Os objetivos secundários deste trabalho são: - auxiliar o produto mecatrônico a atender requisitos na geração de protótipos como tolerância dimensional adequada, baixa rugosidade superficial e boa resistência à tração; - disponibilizar um método simplificado de operação do software; - validar o sistema desenvolvido em um protótipo funcional tendo como base o método FDM; - permitir a integração deste sistema com outras soluções disponíveis; - viabilizar a manufatura aditiva nas pequenas e médias empresas;
Palavras-chave: prototipagem rápida; solid freeform fabrication; computer aided manufacturing; software design; modelagem por fusão e deposição.
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CON10-0284 - USE OF VIRTUAL PROTOTYPING FOR EVALUATION OF MECHANICAL BEHAVIOR OF AN AGRICULTURAL MOBILE ROBOT
Tabile, Rubens Tabile¹; Scorzoni, Fernando¹; Bragato, Bruno Nunes¹; Porto, Arthur Jose Vieira Porto¹; Inamasu, Ricardo Yassushi²; Godoy, Eduardo Paciencia^1
1USP - EESC; ²Embrapa - Instrumentação
Resumo: The Precision Agriculture demands an expressive number of researches in developing instruments for automation. Among them, highlights the use of remote sensing techniques based on the use of on-the-go sensor technology, which coupled to a Geographic Information System (GIS) has been adapted and developed for agricultural use. Aiming this, the application of Agricultural Mobile Robots is seen as a strong tendency, mainly in the European Union, USA and Japan. In Brazil researches are necessary for the development of robotics platforms, serving as basis for semi-autonomous and autonomous navigation systems, facilitating the operations of data acquisition in the field. This work aims the project of a robot for remote sensing in agricultural area. The robot presents structure in portico format and steering systems and propulsion system organized in modules. The kinematic study of the mechanical structure was made by the virtual prototyping process, based on modeling and simulating of the tension applied in frame. Was utilized the finite elements method, based on basic concepts of kinematics of mobile robots and previous experiences. The mechanical parameters of tension and deformation were obtaned according to the different kinds of efforts applied in struture of the robot. Due scarcity of models to be used for comparison, during the manufacturing process, the virtual prototyping process is presented as a great methodologist for authenticate the mechanical structure operation in different conditions. Results obtained by the agricultural robot presented great potential for data acquisition and development of robotics and navigation technologies.
Palavras-chave: Precision Agricultural; Finite elements method; robot control.
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