XXVI Congresso de Iniciação Científica
x0 z0
y0 z1
x1 a1 y1
d1
z2
x2 a2 y2
x3, x4 y3
z3, y4 z4
z5 x5 y5
d5 a3
Θ2
Θ1
Θ3 Θ4
Θ5
ANÁLISE CINEMÁTICA DE UM ROBÔ SCORBOT ER VPLUS
Gabriel Schubert Ruiz Costa, Márcio Antonio Bazani, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Engenharia Mecânica, gabrielschubert93@gmail.com, Bolsista PET
Palavras Chave: Robótica, cinemática, Denavit-Hartenberg.
Introdução
A robótica não se encaixa como uma nova ciência, mas sim como uma união de tópicos retirados de outras áreas, tratados com outro enfoque. A matemática fornece as ferramentas para descrever movimentos espaciais. A engenharia elétrica fornece técnicas para o projeto de sensores, implementação do controle e acionamento. A ciência da computação contribui para a programação dos robôs para realizar as tarefas desejadas. E por fim, a que realmente nos interessa, a engenharia mecânica, que contribui com metodologias para o estudo de máquinas em situações estáticas e dinâmicas.
Objetivos
Este trabalho teve como foco o estudo da cinemática direta, por meio da metodologia proposta por Denavit-Hartenberg (DH), e a cinemática inversa, calculada através da geometria do manipulador, de um braço robótico Scorbot ER Vplus, o qual possui 5 graus de liberdade, e por fim comparar os resultados obtidos com os de uma toolbox para MATLAB feita por Peter Corke².
Material e Métodos
O Scorbot ER Vplus é um robô criado pela empresa israelense Eshed Robotec em 1992. Ele possui cinco graus de liberdade, sendo eles: base, ombro, cotovelo e punho (pitch e roll).
A localização do efetuador final de um braço robótico é especificada através do controle de suas variáveis articulares, por consequência os valores do conjunto de variáveis de junta de um robô, determinam o posicionamento de seu elemento terminal no sistema de coordenadas de trabalho. De maneira geral, se pensar em um robô com seis graus de liberdade, os três iniciais têm o papel de posicionar o efetuador final, e os outros três são responsáveis por orientar o mesmo. Para solucionar o problema da cinemática direta, existem diversos métodos, neste trabalho utilizou-se a metodologia proposta por de Denavit-Hartenberg. A cinemática inversa é o contrário da direta, ou seja, através da posição do efetuador final, calculam-se os valores dos ângulos de cada junta.
Resultados e Discussão
Aplicando os conceitos descritos no manipulador em questão obtém-se a seguinte distribuição de eixos cartesianos e parâmetros D-H (Figura 1).
Figura 1. Representação do manipulador.
Para a comparação de resultados entre a toolbox e as equações obtidas no estudo o manipulador definiu-se as seguintes entradas arbitrárias: x=139.8mm, y=419.4mm e z=185.8mm.
Os valores obtidos pelo programa desenvolvido pelo autor e os obtidos por meio da toolbox proporcionaram os mesmos resultados de saída:
θ1=1.249, θ2=1.142, θ3=1.948, θ4=0.021 e θ5=0.
Sendo θ de 1 a 5 o ângulo de cada junta em radianos.
Conclusões
Por meio do trabalho realizado, comprova-se que a notação Denavit-Hartenberg é de extrema importância no ramo da robótica através dela é possível encontrar as equações definem a posição final do efetuador em função dos ângulos de rotação das juntas. Além disso, ficou claro que a cinemática inversa se mostra muito importante, pois é muito mais interessante, na prática, que o usuário forneça a posição final do efetuador e a partir disso se calcular quais serão os ângulos das juntas, porém, ela é muito mais difícil de ser aplicada, pois não possui uma forma genérica de aplicação, variando em cada manipulador. A comparação entre a toolbox e a análise da cinemática inversa do manipulador por meio de sua geometria foi capaz de comprovar que os métodos utilizados pela toolbox (iterativos) para o cálculo funcionam muito bem, tendo em vista que os resultados encontrados foram os mesmos que os do programa desenvolvido (equações obtidas por meio de análise geométrica do manipulador).
Agradecimentos
Ao meu orientador Márcio Antonio Bazani pelo apoio e a Pró-reitoria de Pesquisa (PROPE).
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1 Craig, J. J. Introduction to robotics: mechanics and control.
2006. 105 – 260.
² Corke, P. A robotics toolbox for MATLAB. 2008.
