Implementação da cinemática inversa de robôs redundantes operando em ambientes confinados no projeto Roboturb

Abstract

A dissertação apresenta um método para solução da cinemática inversa de robôs redundantes operando em ambientes confinados, baseado no método das restrições cinemáticas, no método de Davies, na teoria de helicóides e na utilização de cadeias virtuais de Assur. As cadeias cinemáticas virtuais são adicionadas convenientemente à cadeia cinemática do manipulador para obter informações do movimento relativo entre elos do manipulador ou do movimento absoluto de um elo particular, por exemplo, do efetuador do manipulador. Adicionalmente, as cadeias cinemáticas virtuais podem impor movimentos à cadeia cinemática do manipulador através da introdução de restrições cinemáticas. O conjunto formado pela cadeia cinemática do manipulador e pela cadeia cinemática virtual é denominada cadeia cinemática modificada. A aplicação do método de Davies à cadeia cinemática modificada permite estabelecer a sua equação de restrição. Esta equação de restrição relaciona as velocidades das juntas da cadeia cinemática modificada e, portanto, permite calcular as velocidades de um conjunto de juntas em função das velocidades de outro conjunto de juntas cujas velocidades são dadas. A partir do método apresentado é possível obter um enfoque unificado para calcular a cinemática diferencial direta e inversa de manipuladores seriais e paralelos, mediante um mesmo procedimento. Adicionalmente, abre-se uma nova possibilidade de enfrentar questões como o desvio ou a ultrapassagem de singularidades, a detecção e o desvio de colisões e a cinemática inversa de robôs redundantes. Utilizando o método apresentado, desenvolve-se uma metodologia de evitamento de colisão que suaviza o movimento entre a troca de sistemas de controle de movimento, evitando a geração de descontinuidades nas velocidades e nas acelerações, o que se torna fundamental para aplicações práticas do método.