Sistemática para o desenvolvimento de atuadores com rigidez variável utilizando metodologia para o projeto de mecanismos

Abstract

Atuadores são componentes capazes de realizar movimentos em resposta a estímulos. Em geral, este tipo de componente é projetado para ser o mais rígido possível, facilitando o controle de posição e possibilitando respostas mais rápidas do sistema. Porém, em aplicações nas quais exista uma interação com o ambiente, seres humanos e até mesmo outros robôs, é desejável que o atuador seja complacente para não danificar o meio que está em contato ou o robô. Com o intuito de possuir uma segurança independente do controle de força, foram criados os atuadores elásticos em série, que apesar de garantirem a segurança, possuem certas limitações por ter uma rigidez constante. Para algumas aplicações, como mimetização de movimentos animais, é necessário que a rigidez do atuador possa variar. Sendo assim, atualmente foi desenvolvida uma nova classe de atuadores que são capazes de variar a sua rigidez de acordo com modificações em sua configuração: os atuadores com rigidez variável. Apesar de possuir diversas aplicações e trabalhos já desenvolvidos ainda é uma tecnologia muito recente e devido a isto ainda não possui metodologias de projeto bem estabelecidas na literatura. Sendo assim, o intuito deste trabalho foi desenvolver uma sistemática para o desenvolvimento de atuadores com rigidez variável utilizando metodologia de projeto de mecanismos. Inicialmente foi feito um levantamento do estado da arte nas áreas comercial, acadêmica e de patentes que forneceu informações a respeito do estado da tecnologia destes atuadores nos dias de hoje. A etapa seguinte do trabalho consistiu num estudo na área de mecanismos, focando em metodologias de projeto. Após uma análise das metodologias de projeto, uma foi selecionada para servir como base na proposta da sistemática. Por fim, a sistemática foi desenvolvida e um novo atuador com rigidez variável foi projetado a fim de validar a sistemática. Um estudo da rigidez do atuador foi feito para estabelecer as relações entre a mudança na complacência do dispositivo de acordo com mudanças em sua configuração. Os resultados do estudo de caso demonstraram a eficiência da sistemática proposta para o desenvolvimento de novos atuadores com rigidez variável.