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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Contribuição ao planejamento de trajetória de robôs através de elementos de dinâmica, controle e otimização
Alternate title (s): Contribution to robot path planning through dynamics, control and optimization
Author: Santos, Rogério Rodrigues dos
First Advisor: Steffen Júnior, Valder
First coorientator: Saramago, Sezimária de Fátima Pereira
First member of the Committee: Carvalho, João Carlos Mendes
Second member of the Committee: Miyagi, Paulo Eigi
Third member of the Committee: Alfaro, Sadek Crisóstomo Absi
Fourth member of the Committee: Franco, Vera Lucia Donizeti de Sousa
Summary: Robôs manipuladores são dispositivos programáveis projetados para executar uma grande variedade de tarefas de forma repetitiva. Em ambientes industriais, a diminuição de exigências dinâmicas associadas à realização de uma mesma tarefa, pode resultar em aumento de produtividade e diminuição dos custos associados à operação e manutenção do robô. Além disso, a diminuição destas exigências pode viabilizar a realização de tarefas que exijam a capacidade máxima do sistema, aumentando assim a versatilidade dos robôs para que possam se adequar a diversas situações. Em atividades onde se realizam tarefas repetitivas e o tempo deve ser utilizado de forma ótima, a diminuição do tempo necessário para a realização de uma atividade específica também pode resultar em um aumento significativo de produtividade. Neste trabalho são apresentadas diferentes estratégias off-line para determinação da solução da cinemática inversa e trajetória de robôs manipuladores, considerando-se o tempo, informações cinemáticas, dinâmicas, além da presença de obstáculos fixos e móveis como índices de performance a serem otimizados. Apresenta-se também uma estratégia de reposicionamento de tarefa no espaço de trabalho como forma de minimizar a potência mecânica e as vibrações associadas ao movimento do manipulador. Igualmente, é estudada uma estratégia de planejamento on-line para a determinação de trajetória de robôs autônomos. São propostas formulações de funções objetivo para cada caso, explorando-se a resolução através de técnicas de programação não linear, programação multicritério e controle ótimo. Vários resultados numéricos ilustram a viabilidade das metodologias propostas.
Abstract: Robotic manipulators are programmable devices designed to execute a great variety of tasks in a repetitive way. In industrial environments, the reduction of dynamic requirements associated to a specific task can result in productivity increase and cost reduction regarding the robotic operation and maintenance. Moreover, the reduction of such requirements can enable the execution of tasks that demand the maximum performance of the system, increasing the robot versatility to be adapted to several situations. In operations involving repetitive tasks, for which time has to be optimally used, reducing the time necessary to perform a specific movement can also result in a significant increase of productivity. In this work several off-line strategies to compute the robot inverse kinematics and robot path planning are presented, taking into account the traveling time, kinematic and dynamic characteristics, and obstacle avoidance, as performance indexes to be optimized. It is also presented a strategy for optimal task repositioning into the workspace, thus decreasing the required mechanical power and associated vibration. Also, an on-line path planning strategy for mobile robots is studied. Objective functions are proposed to each case, exploring the solution through nonlinear programming, multicriteria programming and optimal control theories. A number of numerical results show the viability of the methodologies proposed.
Keywords: Robô manipulador serial
Planejamento de trajetória
Dinâmica de sistemas articulados
Otimização
Controle ótimo
Serial robot manipulator
Path planning
Multibody dynamics
Optimization
Optimal control
Robótica
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Engenharias
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: SANTOS, Rogério Rodrigues dos. Contribution to robot path planning through dynamics, control and optimization. 2007. 165 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14789
Date of defense: 27-Apr-2007
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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