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CONEM 2022
XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM 2022
PROJETO DE UM SERVOPOSICIONADOR PNEUMÁTICO COM CONTROLE DE FORÇA
Submission Author:
Antonio Carlos Valdiero , SC , Brazil
Co-Authors:
Vinícius Vigolo, Antonio Carlos Valdiero, Ruben Solarte Bolaños, Glenda de Melo Luz, Rogério Sales Gonçalves, Victor Juliano De Negri
Presenter: Vinícius Vigolo
doi://10.26678/ABCM.CONEM2022.CON22-0748
Abstract
Os atuadores pneumáticos possuem grande potencial de aplicações em equipamentos médicos e odontológicos, incluindo-se os dispositivos para tecnologia assistiva. Entre as suas vantagens, destacam-se a flexibilidade de posicionamento no mecanismo, a alta relação potência por tamanho, a rápida resposta, as características de limpeza e autoresfriamento e a flexibilidade inerente da compressibilidade do ar em tarefas de contato e controle de força. Entretanto, as características não lineares presentes na dinâmica do sistema dificultam o desempenho de tarefas de servoposicionamento e, muitas vezes, o processo de seleção de atuadores pneumáticos não é adequado e pode causar impactos na eficiência energética e nas caracteríticas dinâmicas do sistema. Neste trabalho, apresentam-se as etapas de projeto e dimensionamento de um atuador pneumático a partir dos requisitos de servoposicionamento com controle de força em um equipamento inovador para reabilitação física. Utilizam-se três propostas metodológicas: uma clássica baseada nas leis da hidrostática e hidrodinâmica, o segundo método analisado se baseia na frequência natural dos atuadores pneumáticos, e por fim, um método inovador, que se baseia no ponto de operação de sistemas pneumáticos. O método do ponto de operação foi idealizado pelo grupo de pesquisa e consiste em um conjunto de equações derivadas da análise estática das leis que regem o comportamento destes sistemas, onde são estabelecidas relações matemáticas entre as pressões das câmaras de um atuador para condições de regime permanente e permitindo seu uso para o dimensionamento do sistema de atuação pneumático. Os métodos foram aplicadas para o dimensionamento de um servoposicionador pneumático de uma estrutura denominada HOPE-G, a qual é composta por uma esteira bipartida e um sistema de controle de impedância que permitirá a realização da marcha humana por pacientes que possuam problemas neurológicos que afetam a locomoção. Os atuadores dimensionados foram avaliados em modelo de simulação dinâmica implementado em MATLAB/Simulink®, aonde constatou-se que o método do ponto de operação possui capacidade de conciliar aspectos de eficiência energética com máximo desempenho dinâmico, enquanto que os demais métodos são suscetíveis a resultar em atuadores subdimensionados que podem inviabilizar o funcionamento do equipamento.
Keywords
servopneumática, Metodologia de projeto, controle de força
