Controle de Robôs Manipuladores Prof. Valdir Grassi Junior e-mail: vgrassi@usp.br sala 2986 (prédio antigo)
Introdução
Robôs Manipuladores O que são robôs manipuladores?
Robôs Manipuladores Industriais - Carga e descarga - Fundição de moldes - Solda - Pintura com spray - Montagem
DaVinci
Robôs Manipuladores de Serviço Medicina: DaVinci
Robôs Humanóides Asimo - Honda
HPR-2 HPR-3 Robôs Humanóides
Robôs Pessoais PR2 Personal Robot 2 (Willow Garage) http://www.willowgarage.com
Robôs Pessoais
Componentes de um Robô Manipulador
Componentes Manipulador (corpo) - Elos e Juntas Efetuadores Atuadores Sensores Controlador
Controle de Robôs Manipuladores
Programa do Curso
Descrições Espaciais e Transformações {B} {T} {C}
Cinemática Direta Ferramenta Base Determinar a posição do efetuador dado a posição (ângulos) das juntas
Cinemática Inversa Ferramenta Base Dada a posição do efetuador, determinar as posições (ângulos) das juntas
Velocidades Velocidades lineares e angulares de cada elo e do efetuador
Jacobiano Matriz que relaciona as velocidades das juntas com a velocidade do efetuador
Dinâmica Estudo da relação entre as forças (e torques) e o movimento causado no robô
Geração de Trajetórias
Controle
Bibliografia John J. Craig, Introduction to Robotics: Mechanics and Control, 3ª edição, Prentice Hall Spong, Vidyasagar, Hutchinson, Robot Dynamics and Control, John Wiley & Sons L. Sciavicco, B. Siciliano, Modeling and Control of Robot Manipulators, 2ª edição, Springler P. Corke; "Robotics, Vision and Control: Fundamental Algorithms in Matlab", Springler, 2013.
Robôs Manipuladores
Juntas Prismática Rotação MathWorks - SimMechanics
Juntas Parafuso Esférica Cilíndrica Planar MathWorks - SimMechanics
Juntas Universal Gimbal MathWorks - SimMechanics
Efetuadores Paralelo Tesoura Vertical Mão desenvolvida pela Barret Technologies
Mão desenvolvida pela Barret Technologies Efetuadores
Classificação: Fonte de Energia Elétrica (motores CC/CA) - Mais baratos, limpos, e silenciosos Hidráulica - Capacidade de carga maior - Cuidado na manutenção: vazamento Pneumática - Baratos, simples, mas não podem ser controlados de forma precisa
Configuração Cinemática Robôs com Elos em Série - Cartesiano (PPP) - Cilíndrico (RPP) - Esférico (RRP) - SCARA (RRP) - Articulado (RRR) Robôs Paralelos (estrutura fechada)
Cartesiano PPP ou 3P Robô cartesiano da Epson
Cilíndrico RPP ou R2P (cilíndrico) Seiko RT3300
Esférico RRP ou 2RP Braço de Stanford
SCARA SCARA: Selective Compliant Articulated Robot for Assembly RRP ou 2RP (SCARA) Adept Cobra Smart600
Articulado Ombro Cotovelo Antebraço Corpo Base RRR ou 3R ABB IRB1400
Punho Orientação do Efetuador Yaw Centro do Punho Roll Pitch
Espaço de Trabalho Porção do ambiente que o efetuador do manipulador consegue acessar - Espaço de trabalho alcançável: o conjunto desses pontos. - Espaço de trabalho destro: subconjunto onde o efetuador pode acessar com qualquer orientação.
Espaço de Trabalho
Espaço de Trabalho Cartesiano
Espaço de Trabalho Cartesiano
Espaço de Trabalho Cilíndrico
Espaço de Trabalho Cilíndrico
Espaço de Trabalho Esférico
Espaço de Trabalho Esférico
Espaço de Trabalho SCARA
Espaço de Trabalho SCARA
Espaço de Trabalho Articulado
Espaço de Trabalho Articulado
Robôs Paralelos Adept Quattro GmBH NomaPod
Estrutura Fechada ABB IRB9400 ABB IRB6400
Conceitos Graus de Liberdade Redundância Espaço de Trabalho Espaço de Configuração Repetibilidade Acurácia Resolução
Graus de Liberdade Número de variáveis de posição independentes que precisam ser especificadas para localizar todas as partes do mecanismo. (Craig) Número mínimo de parâmetros necessários para especificar a configuração de um robô. (spong) Quantos graus de liberdade? - Braço humano - Four-bar linkage
Four-bar Linkage
Four-bar Linkage
Configuração Conjunto de variáveis que permite a especificação completa da posição de cada ponto do manipulador. Espaço de configuração: conjunto de todas as configurações. Para manipuladores de cadeia aberta: posição de cada junta, que é igual ao número de graus de liberdade.
Redundância Quando o número de graus de liberdade de um mecanismo é inferior ao de mobilidade. Exemplo: Para uma tarefa no espaço cartesiano 3D, é necessário pelo menos 6 graus de liberdade. Um robô com mais de 6 graus é redundante.
Conceitos Acurácia: o quão próximo o manipulador consegue atingir uma posição definida no seu espaço de trabalho; Repetibilidade: o quão próximo o manipulador retorna para um mesmo ponto; Resolução: o incremento mínimo de movimento que o manipulador pode desempenhar e detectar;
Acurácia x Repetibilidade
Perguntas?