Projeto e implementação de uma junta robótica em configuração antagônica com controle de impedância

Abstract

Este trabalho tem como objetivo a construção e projeto de uma junta robótica, que possua a capacidade de variar sua impedância mecânica. O controle será realizado atraves de um sistema de acionamento antagônico. ˆ Para isso, a dinâmica da junta é modelada atraves da Equação de Lagrange, bem como se realiza o projeto dos controladores atraves do método do Lugar Geométrico das Raízes. Atualmente, a maioria dos robôs não trabalha no mesmo local que seres humanos, devido ao considerável risco de acidentes graves. Para o acionamento de robôs que operam em ambientes pouco estruturados, exoesqueletos e próteses, a técnica de alterar a impedância de juntas do robô é utilizada para que estes tenham a capacidade de atuar e minimizar os danos em caso de colisões. Para possibilitar a alteração de impedância, é utilizado um elemento elástico com relação exponencial entre força e deformação, denominado SAT. Os resultados obtidos mostram que é possível controlar a impedância de uma junta rotativa em configuração antagônica atuada por motores.

This work aims at the construction and design of a robotic joint, which has the ability to vary its mechanical impedance. The control will be carried out through an antagonistic drive system. For this, the joint dynamics is modeled through the Lagrange Equation, as well as the design of the controllers through the method of Geometric Place of Roots. Currently, most robots do not work in the same location as humans, due to the considerable risk of serious accidents. For the activation of robots that operate in poorly structured environments, exoskeletons and prostheses, the technique of changing the impedance of the robot’s joints is used so that they have the ability to act and minimize damage in case of collisions. To enable the impedance change, an elastic element with an exponential relationship between force and deformation, called SAT, is used. The results obtained show that it is possible to control the impedance of a rotating joint in an antagonistic configuration actuated by motors.