Realização de Controlo de Força em Robôs Manipuladores Industriais

Transcrição

1 Fauldade de Ciênia e Tenologia da Univeridade de Coimbra Departamento de Engenharia Meânia Realização de Controlo de Força em Robô Manipuladore Indutriai Joaquim Norberto Cardoo Pire da Silva Coimbra, 999

2 Realização de Controlo de Força em Robô Manipuladore Indutriai F.C.T.U.C. - Departamento de Engenharia Meânia - Joaquim Norberto Cardoo Pire da Silva Coimbra, 999

3 Ao terminar eta tee, epero que o deenvolvimento e a ideia apreentada poam er útei ao eventuai leitore dete trabalho, nomeadamente no projeto de itema e oftware mai adaptado à utilização por humano e om apaidade de ontrolo de força.

4 Agradeimento O meu inero agradeimento a todo o que de alguma forma ontribuíram para ete trabalho. Foram muito, pelo que não eria prátio nomeá-lo todo. Aeito de bom grado partilhar om ele todo o ueo reultante dete trabalho. Um agradeimento muito epeial para o meu orientador Profeor Doutor Joé Sá da Cota, e para todo o elemento do grupo de invetigação de que faço parte no Departamento de Engenharia Meânia da Univeridade de Coimbra (DEMUC). Agradeço ainda a todo o membro do DEMUC, nomeadamente àquele que ouberam e quieram privilegiar a amizade. Também aquele que olaboraram na inúmera oia e que fui partiipando nete período de tee. À malta do Contato, do Controlo 98 Seão epeial de R&A, do Enhydra, do Curo de Robótia, do Venha Tomar Café om, do Laboratório de Informátia envio aquele abraço. Finalmente, à Dina por me failitar e implifiar a vida, e à Rita pelo maravilhoo orrio de toda a manhã. J. Norberto Pire Pinhal de Marroo, de Março de 999

5 Reumo Nete trabalho de tee de doutoramento etuda-e o problema de ontrolo de força em robô manipuladore indutriai. Inteream-no em partiular o robô manipuladore antropomórfio de punho efério, por erem o mai uado em termo indutriai. A perpetiva de robótia indutrial introduz um elemento uplementar de difiuldade, vito que oloa exigênia epeífia de performane e operaionalidade não ompatívei om oluçõe de laboratório, não tetada na prátia ou apliada em robô aadémio ou tenologiamente ultrapaado (grande parte da invetigação exitente na literatura da epeialidade obre o aunto, reporta-e a enaio om PUMAS - tenologia do fim do ano 6, ou a robô em repreentatividade indutrial, inluindo robô aadémio experimentai). Numa primeira fae tentou-e realizar uma abordagem de ontrolo explíito direto de força. Ee tipo de abordagem, para a qual e deenvolveu uma arquitetura genéria de ontrolo, preupõe a exitênia de uma ontrolador aberto. Foram dado pao ignifiativo na direção dee ontrolador, nomeadamente projetando e ontruindo um itema que permite reonfigurar o ontrolador do robô de que dipomo. Apear de algum ueo iniial e de terem feito um onjunto de opçõe ténia que vieram poteriormente a er uada por algun fabriante (ao da KUKA om o ontrolador KCR e do novo ontrolador alfa da ABB), o projeto foi temporariamente abandonado não e eguindo ea via nete trabalho. Optou-e por uar uma abordagem de ontrolo explíito indireto de força. Eta abordagem tem vantagen e inonveniente, omo é diutido no apítulo 3 deta tee, ma permite realizar erta ténia de ontrolo de força, demontrando a ua potenialidade (embora de forma indireta), tirando partido da apaidade avançada do ontroladore indutriai atuai. Como e ão utilizado itema indutriai atuai, o reultado podem mai failmente er utilizado em apliaçõe reai dando origem a oluçõe om interee indutrial. i

6 Dete trabalho de tee de doutoramento reultaram vária inovaçõe e avanço ténio e ientífio, do quai e detaam:. Um método de ontrolo de força explíito indireto, baeado em lógia fuzzy om um omportamento do tipo Proporional e Integral (PI). Ee método foi deenvolvido para er apliado em robô indutriai. O reultado experimentai jutifiam o eforço de invetigação de método indireto, ao memo tempo que realçam a ua limitaçõe. Foram deenvolvida vária oluçõe prátia que permitem intonizar e melhorar o omportamento do ontrolador em função da rigidez da uperfíie de ontato.. O deenvolvimento de uma arquitetura genéria de ontrolo no epaço operaional. Ea arquitetura preupõe uma abordagem direta, tendo ainda a vantagem de larifiar a zona onde e deve intervir para adiionar ontrolo de força. Ea informação é muito útil memo numa perpetiva de ontrolo indireto. Para além dio. Ee deenvolvimento foi aompanhado por uma revião exautiva da ténia de ontrolo de força mai intereante exitente na literatura da epeialidade. 3. Um itema detinado a reonfigurar o ontrolador do robô de que dipomo. Ee itema aponta um onjunto de oluçõe ténia, muita dela realizada, tanto ao nível do hardware omo do oftware. 4. Uma arquitetura de oftware ditribuída e baeada em objeto, detinada a programar, ontrolar e monitorizar Célula Flexívei de Produção. Ea arquitetura foi realizada para o ao partiular de robô manipuladore, e apliada ao robô de que dipomo. É om bae nee oftware que e realizam a apliaçõe de ontrolo de força. A arquitetura inorpora grande parte do tandard atuai, e é omplementada om oluçõe que permitem a interligação om apliaçõe omeriai para plataforma Win3. A ete propóito, foi oniderada om epeial atenção a apliação Matlab, bem omo toda a apliaçõe liente DDE. Para o ao epeial do Matlab e da apliaçõe Mirooft Offie (Exel e Word) foram deenvolvida funçõe epeiai de aeo ao ervidor DDE deenvolvido, o qual fornee ao robô e enore aoplado. Ete oftware foi tetado em trê apliaçõe indutriai que e enontram atualmente em utilização inteniva em emprea indutriai portuguea, om o objetivo de demontrar a ua operaionalidade e utilidade. ii

7 Dete trabalho reultaram já vária publiaçõe em onferênia e revita internaionai e naionai (toda om referee): Revita Internaionai J.N.Pire e JMG. Sá da Cota, "Objet-Oriented and Ditributed Approah for Programming Roboti Manufaturing Cell", Aepted for publiation at the IFAC Journal Roboti and Computer Integrated Manufaturing, to appear, 999. J.N.Pire e JMG. Sá da Cota, "Ferramenta de Software para Controlar, Programar e Monitorizar um Robô Manipulador Indutrial uando Computadore Peoai", Ibero-Amerian Mehanial Engineering Aoiation Magazine, 998;(): Conferênia Internaionai JN. Pire e JMG. Sá da Cota, "Running an Indutrial Robot from a typial Peronal Computer", Proeeding of the IEEE International Conferene on Eletroni, Ciruit and Sytem, Libon-Portugal, 998. JN. Pire e JMG. Sá da Cota, "Poition Sening and Motor Control in Indutrial Roboti", aepted for the IEEE International Sympoium on Indutrial Eletroni, Guimarãe, Portugal, July 997. JN. Pire e JMG. Sá da Cota, "Cinemátia Direta e Invera de Robô Manipuladore Indutriai ", Proeeding the 3 rd Ibero-Amerian Conferene on Mehanial Engineering, Habana, Cuba, September of 997 JN. Pire e JMG. Sá da Cota, "A Real Time Sytem for Poition/Fore Control of Mehanial Manipulator", Proeeding of the 7th International Mahine Deign Conferene, Ankara, Turkey, 996. JN. Pire e JMG. Sá da Cota, "Implementation of a Real Time Sytem for Motion and Fore Control of Mehanial Manipulator", Proeeding of the IASTED Roboti and Manufaturing International Conferene, Honolulu, USA, 996. iii

8 JN. Pire e JMG. Sá da Cota, "Controlo de Poição e Força de Robô Manipuladore", Proeeding of nd Ibero-Amerian Conferene on Mehanial Engineering, Belo-Horizonte, Brazil, 995. Revita Naionai JN. Pire e JMG. Sá da Cota, "Controlo de Poição e Força de Robô Manipuladore: apeto teório", Publihed at the Portuguee Magazine "Robótia e Automatização" (November 996). JN. Pire e JMG. Sá da Cota, "Modelização e Controlo Poição/Força de Robô Manipuladore Indutriai I - Apeto obre Cinemátia, Jaobiano e Singularidade.", Publihed at the Portuguee Magazine " Robótia e Automatização" (July 997). Conferênia Naionai JN. Pire e JMG. Sá da Cota, "Integrating a Fore/Torque Senor with an Indutrial Manipulator", Proeeding of the 3 rd Portuguee Conferene on Automati Control - Speial Seion on Roboti and Automation, Coimbra, Portugal, 998. JN. Pire e JMG. Sá da Cota, "Motion and Fore Control of Mehanial Manipulator: Overview of a Real Time Control Sytem", Proeeding of the nd Portuguee Conferene on Automati Control, Porto, Portugal, 996. JN. Pire e JMG. Sá da Cota, "Motion and Fore Control of Mehanial Manipulator: a Hybrid Control Arhiteture", Proeeding of the nd Portuguee Conferene on Automati Control, Porto, Portugal, 996. iv

9 Índie. Introdução.. Robótia indutrial: hitória e evolução. -. Sitema Flexívei de Produção e Robótia de Manipulação Indutrial Etatítia e previõe obre utilização de robô indutriai Etrutura da Tee Referênia -8. Robô Manipuladore Indutriai: modelização, ontrolo e oftware ditribuído.. Introdução. -. Cinemátia. -.. Cinemátia Direta Cinemátia Invera Jaobiano. -.4 Dinâmia Singularidade Deteção da aproximação de ingularidade. -.7 Software em Matlab (Toolbox obre Robótia) Software ditribuído de monitorização e ontrolo Arquitetura Genéria Apliação a robô manipuladore Software de omuniação om o robô Software para integração de informação enorial: Senor de força/momento da JR Software de ligação om apliaçõe omeriai para plataforma Win Exemplo de Apliação Conluõe Referênia Controlo de Força em Robô Manipuladore Indutriai. 3. Introdução Arquitetura genéria de ontrolo. Equaçõe de movimento Etrutura da equaçõe de movimento Equaçõe de movimento no epaço operaional. 3-7 v

10 3.3 Etratégia de Controlo Controlo Explíito de Força Controlo de Impedânia Diuão e onluõe Referênia Controlo de Força em Robô Manipuladore Indutriai: Implementação. 4. Introdução Controlo Explíito Indireto de Força: formulação do problema Setup Experimental Etratégia de ontrolo de força Controlo PI láio Controlo Fuzzy-PI Realização do ontrolo fuzzy_pi Simulaçõe Realização Experimental Reultado experimentai e diuão Referênia Conluõe e Trabalho Futuro 5- Apêndie A Sitema de reonfiguração para robô indutriai: apliação a itema de ontrolo indutriai S3 e S4 da ABB Roboti. Apêndie B Serviço genério remoto: exemplo. Apêndie C Lita de funçõe diponívei no objeto de omuniação omo o robô. Apêndie D Lita de funçõe diponívei no objeto do enor de força/momento. Apêndie E MATCOM (S4, JR3) Nota Importante: Em muita da figura apreentada ao longo da tee mantiverame termo em inglê. Ea opção jutifia-e pelo fato de muita veze o termo em inglê erem mai elareedore, não havendo muita veze orrepondente em Portuguê. vi

11 Simbologia A imbologia uada nete trabalho é emelhante à que e enontra na maioria do livro e revita da epeialidade. Como não exite nenhum tipo de normalização, podem er enontrada outra imbologia, pelo que e jutifia eta pequena introdução à imbologia aqui uada que funionará omo guia. Para além dio, o eu ignifiado é introduzido ante de er uado pela primeira vez no texto. j i j i R = R Matriz de rotação do itema de referênia {i} relativamente a {j} i i ij ij (i) in(i) o(i) in(i+j) o(i+j) elemento (i) ao qual e aoia o itema de referênia {i} j W i veloidade angular do elo (i) erita em termo de (j) j V i veloidade linear da origem de (i) erita em termo de (j) k j p i vetor poiional de (i) relativamente a (j) erito em termo de (k) θ, & & θ poição, veloidade e aeleração angular da junta (i) i θi, i j Z i vetor (3x) que dereve o eixo zz de (i), eixo da junta (i), erito em τ termo de (j) vetor (6x) da junta M ( θ) matriz de (6x6) inéria no epaço da junta ( θ, θ & ) ( θ, θ & ) V ( θ, θ & ) V ( θ, θ & ) + F ( θ, θ & ) V vetor (6x) na junta devido à força entrifuga e de orioli F vetor (6x) na junta devido à força de atrito F V F S oefiiente de atrito vioo oefiiente de atrito etátio Λ ( x) matriz inéria no epaço operaional ( x, x& ) µ vetor da força entrifuga, de orioli e de atrito vii

12 Prefáio Sempre tive uma grande admiração por máquina apaze de eforço grande, repetitivo e inanávei. Lembro-me de em miúdo fiar hora a fio a olhar para retroeavadora, eavadora om lagarta, guindate, et., em obra perto de aa. Ainda hoje, paro para a ver funionar. Durante o lieu, na déada de 8, tive aeo a omputadore peoai, ainda programado em BASIC (que funionava omo itema de operação), que uei e explorei intenivamente. Já na univeridade, tive a oportunidade de aprofundar o onheimento obre omputação, bem omo tomar ontato om ténia de ontrolo e automação. Contruí na altura vário omputadore de ontrolo (SBC Single Board Computer), projetando de raiz todo o hardware e repetivo itema de operação. Muito dele foram integrado em apliaçõe indutriai e laboratoriai que ainda hoje ão uada. A evolução para o robô foi aim perfeitamente natural e até omplementar da minha formação em Fíia e Intrumentação. Relativamente à máquina anteriormente referida, que ão uniamente teleoperada, robô manipuladore indutriai podem er ainda programado de forma a repetir exatamente uma determinada equênia de operaçõe, ou oordenar o eu movimento om o equipamento que o rodeiam. Realizar um trabalho de tee de doutoramento em robótia, foi um proeo de aprendizagem, ma aima de tudo a poibilidade de realizar um aneio antigo e, também por io, um grande privilégio. Dede logo me preoupei em aber omo funionavam, omo e programavam e o que poderíamo fazer om ele. Daí que o apeto relaionado om a modernização e programação oupem uma parte importante dete trabalho. Epeialmente a programação, vito que rapidamente perebi que ua omplexidade e diveridade é o prinipal fator de impedimento de maior utilização de robô em ambiente indutrial. Ea preoupação oupou grande parte dete trabalho e afatou um pouo o objetivo iniial: realizar ontrolo de força em robô indutriai.

13 p ( x) vetor da força gravítia f d vetor (3x) força deejada f a = f md vetor (3x) força medida ou atual e f = fd fmd No apítulo 4 por uma quetão de omodidade utilizou-e: e f de fa( k) fd ( k) = e ( k) e ( k ) = f f f viii

14 Capítulo Introdução The motion of men mut be uh a to ugget their dignity or their baene. Leonardo da Vini Inventing i mixing brain and material. The more brain you ue, the le material you need. Charle F. Kettering. Robótia indutrial: hitória e evolução. O termo Robô (robot) vem do Cheo robota que ignifia trabalho, e foi uado pela primeira vez em 9 por Karel Capek no eu romane Roum Univeral Robot. O robô de Capek eram máquina de trabalho inanávei, de apeto humano, om apaidade avançada memo para o robô atuai. A fantaia aoiada ao robô e que no é ofereida pelo romane de fição ientífia, filme, banda deenhada e deenho animado, etá tão longe da realidade que o atuai robô indutriai pareem não mai que verõe primitiva dea fantátia máquina (por exemplo, o C3PO, o R-D e aquela fantátia máquina de guerra apaze de aminhar do filme da érie Star War, o Exterminador e o Cyberdyne T8 do filme Terminator I e II, o Bihop do filme Allien II, et.). Apear dio, ea fantaia não é nova. Correponde a um do grande onho do homem dede o tempo mai remoto: reproduzir-e a i próprio por meio meânio riando um eravo ideal, ito é, apaz de exeutar a tarefa humana, inanável e obediente. Como ereveu o grande inventor ameriano de origem Croata Niola Tela no virar do éulo [6]: I oneived the idea of ontruting an automaton whih would mehanially repreent me, and whih would repond, a I do myelf, but, of oure, in a muh more primitive manner, to external influene. Suh an automaton evidently had to have motive power, organ for loomotion, diretive organ, and one or more enitive organ o adapted a to be exited by external timuli. -

15 Grande penadore da noa hitória omum e dediaram a imaginar, projetar e ontruir meanimo apaze de opiar alguma() da apaidade humana. De entre aquele ujo trabalho hegaram ao noo dia, vale a pena alientar Cteibiu, Leonardo da Vini, Niola Tela, O primeiro trabalho obre robô talvez tenham ido o relógio de água om figura móvei, projetado pelo engenheiro Grego Cteibiu (7 AC). O eu trabalho teve eguidore omo Philo de Byzantium ( AC), diípulo de Cteibiu e autor do livro Coleção de Meânia onde dereve o trabalho do metre, Hero de Alexandria (85 AC) onheido omo o grande engenheiro Grego e inventor do motor a vapor, e o engenheiro Romano Maru Vitruviu (5 AC). Em todo o ao, o eu trabalho tinham um aráter meramente lúdio ou etétio. É urioo verifiar que apear do grande onheimento evideniado pela ultura Grega em anatomia humana, o que era bem evideniado pela perfeição e realimo da ua etatuária, io não tenha ido aproveitado para projetar meanimo que reproduziem algum trabalho útil. Poderemo argumentar que não preiavam, dada a enorme abundânia de eravo, ou que não pouíam a tenologia neeária. São fato. No entanto, io nuna foi impedimento para o epírito inventivo, inteligente e dediado, omo em dúvida eram o Grego e que lhe permitiu riar uma ultura que influeniou muito outro povo e ultura, hegando aim ao dia de hoje. A verdade é que ele davam muita importânia à parte lúdia, etétia e ontemplativa. Faltava-lhe a noção de apliabilidade prátia do eu onheimento e riaçõe [8]. A noção de apliabilidade foi a ontribuição do Árabe e de homen omo Badía-Zaman Ima Il bin ar-razzaz al-jazari (5? -?; data etimada) no livro A Ciênia do Meanimo Engenhoo, onde dereve inúmero meanimo da ua autoria ou baeado no etudo do Grego (ompilado no iníio do éulo IX pelo trê Banu Mua por ordem do Khalif de Bagdad Abdullah Al-Manum ( )). Doi exemplo imple apliado à higiene peoal [8] [7] [3]: A figura. motra um dipoitivo deenhado para enher um lavatório depoi de aionada uma alavana (não repreentada expliitamente). Quando aionada, a água do lavatório flui para o reervatório abaixo onde exite uma bóia que aiona o meanimo da figura de mulher para voltar a enher o reervatório. O pormenore não ão explíito, ma não é difíil pereber que anteipa o moderno autolimo. Na figura., etá repreentado um projeto mai ofitiado e omplexo que repreenta uma fonte om uma ave (nete ao um pavão, ímbolo de luxo e poder). Aionando uma peça móvel oloada na auda do pavão (peça que funionava omo válvula imple tudo/nada, vedando ou libertando o fluxo de -

16 água) a água aía pelo bio do pavão e aía no lavatório. À medida que a água uja ia enhendo o reervatório oloado por baixo do lavatório, a primeira bóia fazia air um boneo, repreentando um riado, que trazia abão; a egunda bóia aionava um egundo riado que trazia a toalha. Aionando a torneira (provavelmente om o pé) evaziava-e o reervatório e o riado reuavam. Figura. - Lavatório de mão. -3

17 Figura. - Fonte animada. Ete doi exemplo ão bem a demontração de que o Árabe tinham preoupaçõe de utilidade da ua riaçõe, mantendo no entanto uma grande preoupação e interee no apeto etétio e fantátio; a ua riaçõe detinavam-e a Califa e Sultõe, que aliá o utentavam, e portanto tinham de er fautoa para atifazer o deejo de opulênia do eu patrõe. -4

18 O grande Leonardo da Vini (45-59) também e dediou largamente ao etudo da robótia [4] [3]. Devo onfear que deobri o génio de Leonardo quando iniiei a ompilação deta nota de revião hitória. Fiquei abimado om a apaidade, interee e univeralidade dete homem do renaimento. Dotado de um inteleto uperior, o artita Leonardo da Vini perebeu que a vião era um meio fundamental para adquirir onheimento, etudar e pereber o fenómeno naturai: Saper Vedere ( aber ver ) era a have para devendar a riaçõe naturai e om ee onheimento imaginar e projetar meanimo que tentavam reproduzir a araterítia naturai em que etava intereado. Deenvolveu um invulgar poder de obervação que aliado à ua enorme e reputada apaidade para deenhar objeto tal omo eram, e tornou no eu prinipal intrumento de invetigação. Anotava o eu etudo de forma gráfia (o texto ervia para omplementar o gráfio e equema) no eu aderno de apontamento (Codex Atlantiu, M.B. M.I.,, hoje guardado no Mueu da Hitória da Ciênia - Florença, Itália, ou pertenente a oleçõe partiulare omo é o ao do Codex Leieter que pertene a William (Bill) Gate, fundador da Mirooft). Teve aeo ao deenho e projeto do Grego, doumentado pelo Árabe em publiaçõe que etavam já traduzida. Fez etudo de anatomia humana e animal (nomeadamente de ave, na tentativa de reproduzir o eu voo), tinha onheimento de meânia e projetou e provavelmente ontruiu meanimo que reproduziam movimento e funçõe humana [] [4] [4]. No entanto, pouo dee deenho hegaram até hoje e muito pouo obre o projeto ereto de um robô foram enontrado. Do eu maior livro de apontamento, o Codex Atlantiu, faltam alguma página preiamente na altura em que pareia preparar-e para projetar um robô (fig..3). Io levou algun invetigadore a epeular que a página em falta ontinham o etudo para um robô epetaular de apeto humano (uma avaleiro andante om uma armadura Germano - Italiana típia do Sé. XV). Teria ido projetado entre 495 e 497 [4], mai ou meno na altura em que pintou A Última Ceia e elaborou a deoração da Sala delle Ae do atelo da família Sforza em Itália (O ambiente retratado no teto e parede da ala, uma floreta de árvore alta, om a úpula pintada no teto e o trono na parede, paree er o ambiente adequado Modelo de realizaçõe de Leonardo da Vini, reproduçõe do eu livro de apontamento, etudo e pintura podem er vito no Mueu Naional da Ciênia e da Ténia em Coimbra. Ea informação foi reolhida pelo fundador e riador do Mueu Profeor Doutor Mário Silva (9-977), do Departamento de Fíia da Univeridade de Coimbra (ver Revita do Mueu Naional da Ciênia e da Ténia, número de 97 a 977). -5

19 para um avaleiro andante meânio). Era, ao que e pena, apaz de mover a abeça e braço, levantar-e e entar-e, abrir e fehar o maxilar da armadura, emitir on, et. Teria pelo meno doi itema de junta diferente: perna om trê grau de liberdade (joelho, tornozelo e ana) e braço om 4 grau de liberdade (ombro, otovelo, pulo e mão). A fonte de energia era hidráulia, reorrendo a anai que paariam por debaixo da ala. Ma ele poderia ter penado em uar também mola e/ou ontrapeo. Ete projeto eria o orolário lógio do eu etudo de anatomia e meânia. Pode er que ainda um dia ejam enontrada a folha perdida do Codex Atlantiu numa qualquer bibliotea europeia ou oleção partiular. No entanto, Leonardo da Vini é onheido pelo eu etudo inompleto e pela forma peuliar omo erevia o eu apontamento da direita para a equerda, omo a imagem num epelho, de uma forma em que paree falar onigo próprio e não para eventuai leitore. O eu apontamento ão uma epéie de monólogo, que ele não entiu a neeidade de publiar embora io foe já poível na ua époa. Por qualquer razão pode ter detruído ea página e demontado todo o meanimo relaionado om ela, de forma a que não foem reproduzido. Ou outro o fizeram por ele, por razõe polítia ou religioa. Seja omo for, Leonardo da Vini ainda não dipunha na altura de dua peça fundamentai: aeo a omponente ontruído om grande preião (talvez por io tenha deenhado e talvez ontruído máquina ferramenta que lhe permitiem ontruir o eu omponente om a preião neeária - fig..4) e uma fonte de energia ufiientemente forte e permanente que permitie mover o eu meanimo (embora tenha feito etudo para reolver o problema - fig..5). Apear do eu epírito inventivo, da ua inteligênia uperior e da enorme apaidade e entido prátio, o lendário Leonardo da Vini não poderia ozinho orporizar uma autêntia revolução indutrial. No ano eguinte foram ontruída figura móvei que reproduziam alguma operaçõe humana, ma o eu objetivo era exluivamente lúdio. Como por exemplo, O Toador de Viola, deenhado por Leonardo da Vini e ontruído em Epanha no Sé.XVII. A figura meânia de Jaquet-Droz (7-79). A bonea Chinea que tranportam há (6-867). -6

20 Figura.3 - Etudo de Leonardo da Vini para um robô antropomórfio. -7

21 Figura.4 - Exemplo de etudo de vário meanimo. -8

22 Figura.5 - Carro movido pela energia armazenada numa mola. Niola Tela ( ) deu uma ontribuição pioneira e viionária para a evolução da robótia. Tela trabalhou om o grande inventor Thoma Edion e era um inventor brilhante, inanável e dediado. Era o arquétipo do inventor: olitário, ditraído, abtraído da oia normai da vida, om uma dediação exluiva e quae doentia ao eu trabalho e viionário. Sonhou (e não é aim que tudo omeça) om autómato apaze de tarefa ó poívei a ere vivo inteligente. Para io, o autómato neeitavam de um elemento orrepondente ao érebro humano. Como io era ompliado, lembrou-e de uar o eu próprio érebro para omandar o autómato; na ua própria palavra [6]: But thi element I ould eaily embody in it by onveying to it my own intelligene, my own undertanding. So thi invention wa evolved, and o a new art ame into exitene, for whih the name teleautomati ha been uggeted, whih mean the art of ontrolling movement and operation of ditant automaton.. Para demontrar a ua ideia, ontruiu um modelo de um baro ubmerível ontrolado à ditânia uando impulo hertziano odifiado (ontrolado por rádio, portanto). Podia omandar o baro para virar à direita ou à equerda, ubmergir e emergir, et. Apear de ter demontrado publiamente a ua invenção no Madion Square Garden de Nova York (898), perante uma aitênia epantada, não oneguiu obter fundo para ontinuar a ua invetigaçõe. Morreu pobre em 943 om uma pequena penão do governo Jugolavo. -9

23 O advento de máquina ferramenta apaze de produzir omponente om elevada preião (Sé. XIX), a diponibilidade de vária fonte de energia para atuação (hidráulia, pneumátia e elétria), o oneito obre tranmião meânia, motore, upenõe, a diponibilidade de enore, et., permitiu ontruir, entre outra, máquina que permitiam emular o braço humano. É dea máquina e ua evolução que no ouparemo a eguir, e que ontituem o objeto dete trabalho. O braço humano é ontituído por uma junta de trê grau de liberdade (o ombro), eguida de uma junta de um grau de liberdade (o otovelo) e por fim outra junta om trê grau de liberdade (o punho). Tem portanto, 7 grau de liberdade, é redundante ( não tem onfiguraçõe ingulare). Na figura.6, repreenta-e o braço humano deenhado por Leonardo da Vini (abe-e que ele dieava eretamente adávere humano para obervar e regitar a ua anatomia), e na figura.7 enontra-e um equema da onfiguração do memo braço humano. Figura.6 Braço humano por da Vini humano. Figura.7 Etrutura do braço -

24 A exitênia de onfiguraçõe ingulare ignifia perda de mobilidade nee ponto, pelo que uma etrutura livre de ingularidade eria em primeira análie preferível. No entanto, a grande maioria do robô manipuladore tem geralmente ei eixo: o neeário para atingir qualquer poição/orientação no epaço de trabalho do robô. Se a onfiguraçõe ingulare forem onheida é poível evitar paar por ela mantendo aim o robô manipulador ontrolado. Como num braço humano, o robô manipuladore uam geralmente a primeira junta para poiionar a etrutura formada pela junta eguinte, denominada punho, que é utilizada para orientar o elemento-terminal. A junta utilizada para poiionamento formam a etrutura denominada braço: no homem orrepondem à junta ombro e otovelo. Um robô manipulador também ua a junta do braço para a função de poiionamento e a junta do punho para a função de orientação. Exitem ino tipo prinipai de braço em robótia de manipulação (fig..8): arteiano, ilíndrio, polar, revolução e SCARA. A junta que eguem o braço formam, omo já e die, a etrutura denominada punho, por analogia om o braço humano. O punho tem geralmente dua onfiguraçõe: pith-yaw-roll (YXZ) omo o punho humano, ou roll-pith-roll (ZYZ) também denominado punho efério. Ete ultimo tipo de punho é o mai uado em robótia de manipulação, devido à ua maior impliidade. No entanto, é uma etrutura que apreenta onfiguraçõe ingulare a quai depoi de identifiada podem er evitada, mantendo aim o robô manipulador ontrolado. O primeiro trabalho em robótia de manipulação podem er enontrado algun ano apó o fim da egunda guerra mundial. Máquina do tipo Mater-Slave [7] foram introduzida e deenvolvida para manipular materiai perigoo omo o materiai radioativo (94-5). Podemo itar o gantry-robot deenvolvido pela General Mill Corporation - USA (95), o Planetbot (957) que foi o primeiro robô manipulador omerial om oordenada polare e o robô deenvolvido por Norman Diedrih no Intituto Cae da Wetern Reerve Univerity (Cleveland - USA) que foi o primeiro manipulador elétrio om junta de revolução. -

25 () () (3) (4) (5) () Carteiano () - Cilíndrio (3) Polar (4) Revolução (5) - SCARA Figura.8 Tipo prinipai de braço. O primeiro robô indutrial, o Unimate, foi deenvolvido por George Devol e Joeph Engelberger na ompanhia ameriana Unimation In. (959-6). Ee robô era programado atravé de um omputador e podia er uado em vária apliaçõe dede que devidamente reprogramado e equipado om a ferramenta própria. Embora muito poderoa para époa, tornou-e óbvio que a flexibilidade e -

26 adaptabilidade deta nova ferramenta poderia er largamente melhorada uando retroação enorial. () () (3) () Gantry () PlanetBot (3) Robô do Cae Intitute Fig..9 Gantry, Planet e Cae. A invetigação e deenvolvimento levada a abo durante o ano 5 e 6 onduziu ao deenvolvimento do primeiro robô ontrolado por omputador (om retroação enorial), omo o T 3 (Tool of The future) produzido pela Cininatti Millaron (974), omerializado a partir de 978. A divião de robótia foi omprada pela ABB que ainda tem eta linha de produto - robô manipuladore), -3

27 o braço de Stanford (fim do ano 6 iníio do ano 7) e que deu origem mai tarde ao PUMA da Unimation In (978), que uava também retroação de força e viual, o manipulador da IBM (975) e o SCARA (Seletive Compliane Aembly Robot Arm) deenvolvido e produzido por vário fabriante (o primeiro do quai foi a Sankio Seiki). () () () T 3 da Cininatti Milaron () Puma da Unimation In. Figura. T 3 e Puma. O manipuladore meânio evoluíram muito dede ea altura e vária ténia de ontrolo foram propota para o ontrolar. No entanto, muito trabalho tem ainda de er feito nomeadamente em termo de programabilidade, ontrolo de força, retroação viual, integração enorial e até obre a nova etrutura meânia e novo materiai onduzindo a robô mai leve e flexívei. Atualmente, um robô manipulador indutrial é ontituído por vário elo rígido ligado em érie por junta, tendo uma da extremidade fixa (bae) e outra livre para e mover (elemento-terminal). A junta ão geralmente atuada por motore elétrio (atualmente ão geralmente motore tri-fáio ínrono), embora também e uem atuadore pneumátio e hidráulio. Um itema de ontrolo omputorizado é uado para ontrolar e uperviionar o movimento do robô, reorrendo a informação enorial para obter o etado do robô e do ambiente (poição da junta reorrendo a enore de poição, força de ontato uando enore de força/momento, ditânia a objeto, et.). Ito é, o oftware de ontrolo de movimento que orre nee itema, utiliza a informação enorial -4

28 para alular o inai de ontrolo neeário para obter o movimento deejado, e enviar ee inai ao atuadore. Apear de alguma ofitiação, o robô atuai ão utilizado em vário ambiente de manufatura automatizado, exeutando tarefa repetitiva em linha de montagem.. Sitema Flexívei de Manufatura e Robótia de Manipulação Indutrial. A robótia trata de máquina multifunionai e reprogramávei que podem exeutar tarefa normalmente aoiada a ere humano, pouindo também a apaidade de identifiar alteraçõe na ondiçõe e retriçõe oloada pela tarefa e/ou pelo meio envolvente, deidir quai a açõe que devem er tomada e planear a ua exeução. O deenvolvimento dete tipo de máquina introduziu um elevado grau de flexibilidade no ambiente de manufatura atuai, dada a ua flexibilidade de utilização em diferente tarefa atravé de imple adaptaçõe: mudança de ferramenta e reprogramação. Hoje em dia, o itema de manufatura automatizado ão fundamentai para a eonomia moderna, vito que a ua riqueza (o eu Produto Naional) depende eenialmente da ua intalaçõe de manufatura: a riqueza ultivada ou extraída emprega tipiamente meno de % da população ativa e ontribui muito pouo para a riqueza naional. Por io, o itema de manufatura atuai ão ada vez mai itema flexívei. A automatização rígida que araterizou a déada 5-8 (denominado período de ouro para a produção indutrial), ontituída por máquina dediada de elevada apaidade de produção, não e adapta ao novo tempo. Atualmente, a enorme diveridade de produto, o deapareimento da fronteira omeriai, aliada à exigênia de maior qualidade a mai baixo preço, torna o ilo de vida do produto muito urto. Aim, a emprea funionam geralmente om produçõe em pequena/média eala (mall/medium bath manufaturing) em que a definição do produto é feita muita veze pelo liente (job-hop manufaturing). Io é inompatível om itema de manufatura rígido, voaionado para produção em larga eala de um determinado produto ou tipo de produto. Um do mai reente deenvolvimento na área da automatização indutrial é o oneito de automatização flexível, ito é, o deenvolvimento de Sitema Flexívei de Manufatura (SFM) [] [6] [3] []. Ete tipo de itema ão tipiamente altamente omputorizado, ontituído por vário equipamento interligado por intermédio de uma rede loal indutrial (RLI), e organizado -5

29 normalmente egundo uma rede hierárquia do tipo CIM Computer Integrated Manufaturing [] []. Nee tipo de etrutura, o equipamento de manufatura (hop-floor) etão organizado em Célula Flexívei de Manufatura (CFM) exitindo meanimo de tranporte entre a vária CFM (Fig.. e Fig..). A CFM funionalmente relaionada podem etar organizada em Linha Flexívei de Manufatura (LFM). Cada FML pode inluir CFM om funionalidade iguai ou ditinta. A grande vantagem dete tipo de itema é a ua flexibilidade, ito é, a ua adaptabilidade a nova exigênia de manufatura que e traduzem num produto om ligeira alteraçõe até a um produto ompletamente novo. A flexibilidade reulta do fato de erem ontituído por equipamento programávei e failmente reonfigurávei. É o ao do robô manipuladore, robô móvei e AGV (Autonomou Guided Vehile) para tranporte de materiai [], autómato programávei, máquina CNC, itema de vião, tranportadore elétrio e pneumátio, et. A organização propota na Fig.. é uma etrutura hierárquia de ontrolo [6] [3] em que ada LFM tem o eu próprio ontrolador, e o nível mai baixo orreponde ao equipamento de ada CFM e repetivo ontroladore. Não no preoupam o nívei uperiore da rede, ma tão omente aquele relaionado om o ontrolo, getão e monitorização de equipamento, ontrolo e getão do proeo de manufatura e monitorização de taxa de produção. Aim, onideram-e 3 nívei de ontrolo: Nível do Equipamento Contituído pelo ontroladore do equipamento ontituinte de uma CFM, ao quai etão atribuída a funçõe de exeução da tarefa pedida pelo ontrolador da élula. Ea tarefa ão tarefa omplexa e repetitiva que na ua globalidade definem a funionalidade de ada equipamento. Nível da Célula Contituído pelo omputadore que ontrolam o funionamento de ada CFM. Ete omputadore tem omo mião deagregar a informação proveniente do nível de ima, oordenando e omandando o funionamento do equipamento que ontituem a CFM individual que ada um ontrola. A monitorização do etado da CFM, por inpeção de ada equipamento, bem omo a inalização de erro ão também funçõe dete omputadore. -6

30 Nível de Proeo É ontituído pelo omputadore que gerem o funionamento de ada LFM. Ete omputadore para além de definirem o tipo de produto epeífio a produzir, paando para o ontroladore da élula o ódigo de produto, bem omo toda a informação de parametrização da élula e equênia de operaçõe entre élula da mema linha (informação que têm em bae de dado), fazem ainda a monitorização da linha e ontabilização e armazenamento de nívei de produção, erro de funionamento, tempo de atividade e paragem da linha, et. CL_... CL_N Nível de Proeo Rede Loal CC_... CC_N Nível da Célula Nívei Hierárquio Robô Manipulador Autómato Programável Sitema de Vião Nível do Equipamento Robô Móvel Máquina CNC Célula Flexível de Manufatura Um onjunto de CFM funionalmente relaionada forma uma LFM (Linha Flexível de Manufatura). CL_i - Controlador da Linha i CC_i - Controlador da Célula i Fig.. - Célula Flexível de Manufatura inluída numa Rede Loal Indutrial. A RLI que uporta a etrutura de ontrolo apreentada etá organizada egundo uma topologia em etrela, devidamente egmentada para iolar o tráfego e aumentar a efiiênia de omuniação (Fig..) [5]. -7

31 Nível do Equipamento Nível da Célula Nível do Proeo Nível da Produção Nível da Getão O ontrolador de ada CFM deve diponibilizar erviço de aeo que permitem ao ontrolador do nível aima (ontrolador da LFM) obter informação obre o eu etado de funionamento, nívei de produção, arga total, et., bem omo atribuir a tarefa que a repetiva CFM deve exeutar. Aim, o oftware de ontrolo da etrutura propota deverá er ditribuído baeado num modelo liente/ervidor, funionando o ontrolador da LFM omo liente e o ontrolador de ada CFM omo ervidor. Ito é, o ontroladore da CFM devem implementar erviço remoto que permitam etabeleer omuniação e onveração om o ontrolador da LFM em que etão inerido. Ee erviço implementam toda a funçõe de informação e etado, bem omo a funçõe que permitem ao ontrolador da LFM deidir a qual da CFM deve atribuir uma determinada tarefa e, depoi dio, efetivamente omandá-la à CFM eleionada [9].Com ete tipo de organização erá poível realizar meanimo inteligente para ditribuição de tarefa entre a vária CFM de uma mema LFM, o quai permitirão uma maior efiiênia do proeo de manufatura, mantendo equilibrada a arga total atribuída a ada CFM [3] [] [5] [9]. Getão Eonómia e Finaneira Router Internet Marketing e Etudo de Merado Getão e Planeamento da Produção Projeto Swith HUB CL_... CL_N HUB HUB CC_ CC_N Equipamento da CFM_ Equipamento da CFM_N Fig.. - Exemplo de uma Rede Loal Indutrial om organização em CFM e LFM. -8

32 O robô manipuladore ão um ao epeial de equipamento de uma CFM, dada a ua failidade de programação e adaptabilidade a diferente ituaçõe e ondiçõe de funionamento, o que lhe permite exeutar um grande diveridade de tarefa muita dela de uma forma quae humana. Por io, eta máquina ão ada vez mai uada na atuai intalaçõe de manufatura. No entanto, permaneem omo máquina inefiiente em ituaçõe em que têm de interatuar om o ambiente e ontrolar a força de ontato. Permaneem omo máquina ontrolado omente em poição em nenhum tipo de ontrolo de força. Ete trabalho de Tee de Doutoramento tem por objeto o ontrolo de força em robô manipuladore indutriai, prourando deenvolver e realizar oluçõe que permitam adiionar ea apaidade. Ea oluçõe inluem ténia de ontrolo de força, bem omo a realização de uma arquitetura de oftware que a permita implementar uando o itema experimental que temo à noa dipoição. Ito é, erá feita uma revião e diuão da ténia oniderada mai intereante para realização de ontrolo de força em apliaçõe indutriai, tendo em onta a limitaçõe ténia atualmente exitente. Aim, e tendo em onta a etrutura de ontrolo apreentada na Fig.., o trabalho deenvolvido enquadra-e eenialmente no Nível do Equipamento, ma também no Nível da Célula vito que o oftware deenvolvido pode er uado também no ontrolador da CFM (ver Capítulo, eção 3..)..3 Etatítia e previõe obre utilização de robô indutriai. A utilização de robô na moderna intalaçõe de manufatura tem vindo a aumentar. Exitem determinada linha de montagem/manufatura que ão hoje ompletamente robotizada (etor automóvel, indutria eletrónia, por exemplo) e o robô omeça a er um auxiliar vulgar na moderna intalaçõe indutriai, nomeadamente exeutando tarefa repetitiva em ambiente mai ou meno agreivo (oldadura por ponto e por aro, lixagem e polimento, pintura por pray, apliaçõe de manueamento de vário tipo de materiai, ). Em termo mundiai, e reorrendo a etatítia da ONU [8], verifia-e um aumento utentado na utilização de robô em meio indutrial dede 993 (etatítia referente ao período ). Ee aumento é partiularmente ignifiativo em Paíe omo o Japão (mai do dobro da denidade de robô do que qualquer outro paí), a Suéia, a Alemanha, a Repúblia da Coreia, a Itália, a Autrália, o EUA, et. (fig..3). -9

33 -

34 Fig..3 Evolução mundial de robô por. peoa na indutria (Fonte ONU/IFR). -

35 A perpetiva até 999 da ONU ão também muito animadora, e apontam para um aumento ignifiativo na utilização de robô indutriai: de era de 65 unidade em 995 para mai de um milhão em 999 (fig..4). A ditribuição dee robô pela vária área de atividade é apreentada na Tabela. I.I, para o paíe mai indutrializado. Do quadro verifia-e que a tarefa mai oliitada ão a oldadura, maquinação e a alimentação de máquina ferramenta, montagem, empaotamento, paletização e manipulação de vário materiai. Tabela I.I - Robô por área de atividade (fonte ONU/IFR) -

36 Em Portugal, ea evolução tem ido mai lenta embora e note uma tendênia geral de ubida. Na tabela I.II, apreentam-e dado relativo a um do fabriante de robô manipuladore om maior implantação em Portugal (ABB). Apear de exitirem outro fabriante, um dele om uma ota de merado idêntia (KUKA), a perentagen relativa de utilização de robô do referido fabriante pela diferente tarefa indutriai devem er enivelmente idêntia à perentagen naionai. Tabela I.II Dado relativo a Portugal (996) Tipo de Tarefa. Nº % Soldadura por aro Soldadura por ponto. 5.5 Polimento/Lixagem. 3 5 Pintura. 4 Colagem Enino/Invetigação Alimentação de outra máquina. 3 6 Outro O número apreentado, apear de animadore, não ão impreionante, havendo memo paíe em que e nota uma deaeleração no número de robô em operação: por exemplo, no Japão o número de robô em operaçõe de montagem aumentou 6 unidade em 99, ma em 994 ee aumento foi ó de 44 unidade. O número total de unidade em operaçõe de montagem paou de 7435 (99) para 5656 (994) e 5749 em 995. No entanto, o número de novo robô intalado por ano evoluiu de 5598 em 99, 45 em 993, 366 em 994 e 5974 em 995, o que ignifia que grande parte do novo robô foi utilizado na ubtituição de outro que etavam em operação. O que ete número evideniam om lareza ão a "motivaçõe" e o "uto" da introdução de robô num qualquer proeo produtivo. A "motivaçõe" apear de intereante ão ainda algo limitada e, o "uto" ão ainda grande no plano eonómio e eenialmente no plano operaional. Motivaçõe Exigênia de maior qualidade a mai baixo preço. Fonte: ABB Elétria - Portugal (Divião Indutria),

37 Diveridade de produto: vária opçõe geralmente definida pelo liente, num merado altamente onorrenial e globalizado. Denidade de omponente por produto, reorrendo frequentemente a miniaturização. Cilo de vida do produto é muito urto. Ito requere itema produtivo altamente flexívei, araterizado por produçõe em pequena/média eala (mall/medium bath manufaturing) orientada para a exigênia do liente (job hop manufaturing) [9]. Nete itema o robô deempenham um papel fundamental dado que: São itema programávei, pouindo ambiente de programação relativamente poderoo. É poível definir poiçõe, trajetória e outra açõe que podem er repetida ontinuamente om elevada preião e repetibilidade. Aliá ea é a eênia do robô atuai, ito é, ão etrutura om um ontrolo preio de movimento e alguma apaidade de programação que permitem definir ee movimento e repeti-lo. Pouem apaidade IO e de omuniaçõe o que permite oordenar açõe om outro equipamento, e erem integrado om o itema informátio e de getão exitente na intalação produtiva. Cuto O robô ão equipamento relativamente aro. No entanto, a maior parte do eforço eonómio vai para o retante equipamento de uma élula e que proporionam o ambiente para a operação do robô: autómato, tranportadore, enore inteligente, oftware, et. Neeidade de peoal ténio epeializado. O robô retiram determinada tarefa ao humano, dado que a exeutam om maior efiiênia. Ma por outro lado, exigem engenheiro epeializado para o projeto e deenvolvimento de nova élula, e operário apaze de programar, utilizar e manter o itema. Aumento de omplexidade. A robotização e de uma forma geral toda a automatização, aumenta a omplexidade do itema. O grau de omplexidade aumenta ainda e inluir-mo a tarefa de programação e equenialização de tarefa dentro da élula tendo em vita determinado tipo de produção. -4

38 A "motivaçõe/vantagen", apear de alguma ofitiação, preiam ainda de er reforçada, nomeadamente ao nível ténio riando máquina mai inteligente, mai leve (e om elemento flexívei) e mai fáei de programar, por exemplo uando um ambiente gráfio integrado e tandard que permita projetar, imular e programar élula robotizada (exitem produto omeriai que tentam implementar ea ideia, omo o "SymStation" da SILMA In. e o "PS-ENGIN" da PROSOLVIA AB 3 ). O "uto" ão ainda alto, nomeadamente devido à falta de peoal ténio epeializado na emprea. Apear de tudo, o dado apreentado demontram o interee reente pela robótia indutrial e apontam um futuro no qual a etrutura produtiva erão altamente robotizada (Fig..3), o que jutifia o interee e atualidade de projeto neta área. Para além dio, dada a diveridade de etore e etrutura produtiva, o aminho para a robotização trará inevitavelmente uma reente oliitação ao Centro de Invetigação e à Univeridade omo forma de enontrar oluçõe epeífia, riar e tranferir know-how que permitam à emprea naionai ompetir no merado global..4 Etrutura da Tee Ete trabalho de Tee de Doutoramento inere-e na área de Robótia de Manipulação, nomeadamente uando robô manipuladore rígido indutriai antropomórfio. Em partiular, aborda-e o apeto do ontrolo de força uando um robô indutrial omerial. Baiamente, o objetivo é o de etudar forma de ontrolar a força de ontato gerada quando o elemento-terminal do manipulador entra em ontato om uma qualquer uperfíie de trabalho. Ea força podem er ontrolada de forma ativa, impondo uma determinada força ao ambiente neeária para deempenhar bem a tarefa, ou de forma paiva, fazendo uma regulação para manter ea força dentro de determinada gama de trabalho, que não interfiram ou ejam pouo ignifiativa para tarefa. No tratamento detalhado da quetão, muito outro apeto ão abordado, nomeadamente aquele relaionado om ontrolo, modelização e programabilidade de robô manipuladore indutriai, om o objetivo de forneer uma imagem alargada do problema envolvido na utilização e exploração dete tipo de máquina. Detenho-me em pormenor om o detalhe de realização, nomeadamente apeto relaionado om oftware de ontrolo e/ou de imulação, ua realização na plataforma omputaionai uada, hardware 3 e -5

39 projetado e deenvolvido no âmbito dete trabalho e repetivo oftware de operação e interfae om o utilizador. É nea perpetiva que é também organizado ete texto, de forma a introduzir o aunto gradualmente à medida que vão endo neeário. No apítulo, faz-e a modelização inemátia e dinâmia (forma reuriva) do robô de que dipomo, om o objetivo de realizar forma de imular a etrutura em Matlab, bem omo uar a potenialidade dea ferramenta matemátia omo plataforma de tete de nova oluçõe. Para io é neeário er apaz de omandar diretamente o robô a partir do referido ambiente. Coloando o problema de uma forma genéria, de maneira a inluir também o problema relaionado om a programação de robô indutriai, o quai exigem um erto nível de aeo remoto, apreenta-e ainda uma arquitetura de oftware detinada a umprir ee objetivo. Ea arquitetura ditribuída e baeada em objeto, é aompanhada om apliaçõe que permitem a onetividade entre o robô e apliaçõe ontruída para ambiente Win3 (Window e Window NT). É ee oftware que é uado para ontruir a apliaçõe de ontrolo de força. São apreentado ainda algun exemplo que demotram a operaionalidade da referida arquitetura para apliaçõe em ambiente indutrial. No apítulo 3 aborda-e em detalhe o problema de ontrolo de força em robô manipuladore indutriai. Para io, a formulação dinâmia do robô é apreentada de forma a permitir identifiar o ponto de atuação do vário ontroladore poívei: poição, impato e força. Para o ao epeífio do ontrolo de força vária opçõe ão apreentada e diutida. Na perpetiva de um ontrolo aberto é apreentada uma arquitetura genéria de ontrolo de poição e força. A exigênia ao nível de itema neeária para a ua realização ão apreentada e diutida. No apítulo 4 apreenta-e a abordagem eguida nete trabalho para realização de ontrolo de força. Utiliza-e um ontrolador fuzzy_pi que no paree o mai adaptado para ambiente indutrial, tendo em onta que ão ambiente pouo etruturado não ompatívei om grande exigênia de etup. O ontrolador é deenvolvido, imulado e experimentado num robô indutrial equipado om enor de força/momento. No proeo ão diutida a equivalênia om ontroladore láio, método de intonia e método prátio de etup. O reultado obtido ão animadore e de alguma forma jutifiam o eforço de invetigação e -6

40 deenvolvimento oloado na exploração de uma abordagem de ontrolo indireto de força. Finalmente, no apítulo 5 apreentam-e onluõe, diute-e de forma ritia o trabalho feito e apreentam-e a perpetiva de trabalho futuro na área que e pretende tenha um ariz eenialmente de apliação indutrial. Ete é um ponto muito importante, ito é, a poibilidade de apeto do trabalho deenvolvido poderem er uado om apliaçõe indutriai. Durante ete trabalho foram realizada alguma apliaçõe, nomeadamente referente ao aunto diutido no apítulo, que demontram a ua utilidade e relevânia indutrial. Fiou por fazer uma apliação indutrial global que inlui-e o aunto prinipal deta tee, ito é, que inlui-e ontrolo de força. Uma apliação dete tipo teria enriqueido grandemente ete trabalho, e apear de e perpetivar para o futuro a urto prazo, não é poível inlui-la nete trabalho de tee de doutoramento. -7

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