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Title: Desenvolvimento de um dedo robótico acionado por atuador de liga com memória de forma.
Other Titles: Development of a shape memory alloy actuator actuated robotic finger.
???metadata.dc.creator???: SILVA, André Fellipe Cavalcante.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: SOUTO, Cícero da Rocha.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SANTOS, Neilor Cesar dos.
???metadata.dc.contributor.referee2???: SILVA, Simplicio Arnaud da.
Keywords: Dedo Robótico;Liga com Memória de Forma (LMF);Mecatrônica;Programa Computacional CAD;Polímero ABS;Prototipagem Rápida;Impressora Tridimensional;Fios de LMF de Ni-Ti;Robotic Finger;Shape Memory Alloy (LMF);Mechatronics;CAD Computer Program;ABS Polymer;Rapid Prototyping;Three-dimensional Printer;Ni-Ti LMF Wires
Issue Date: 23-Dec-2011
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SILVA, André Fellipe Cavalcante. Desenvolvimento de um dedo robótico acionado por atuador de liga com memória de forma. 2011. 113f. (Dissertação de Mestrado), Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2011. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/6271
???metadata.dc.description.resumo???: Este trabalho está fundamentado em estudos que comprovam o grande índice de rejeição por parte de pessoas amputadas ao utilizarem próteses de membros superiores devido a problemas diversos, tais como: peso, ruído elevado e falta de antropomorfismo. Nesse contexto, nesta dissertação é apresentado o desenvolvimento de um dedo robótico cujo acionamento é realizado por atuadores não convencionais, constituídos de fios de uma Liga com Memória de Forma (LMF). A estrutura mecânica do dedo robótico foi projetada em programa computacional CAD e posteriormente fabricada em polímero ABS por meio de prototipagem rápida usando uma impressora tridimensional. O projeto foi totalmente baseado nas características fisiológicas do dedo humano, no que diz respeito às proporções dimensionais e aos ângulos formados pelas falanges. A atuação do dedo ocorre pela inserção de fios finos de uma LMF de Ni-Ti dispostos na parte inferior da estrutura do dedo, os quais, ao serem ativados por aquecimento resistivo via efeito Joule, contraem-se realizando o movimento de flexão. Foi desenvolvido um sistema mecânico para acondicionar os fios de LMF de forma compacta na base do dedo evitando a necessidade da criação de um antebraço para acomodar os atuadores. Foram usados anéis ortodônticos de borracha na parte superior do dedo para realizar o movimento de extensão, de modo que o retorno do dedo ocorre de forma passiva. Para monitorar os ângulos formados por cada falange foi implementado um sistema de captura e aquisição de imagens que, por meio de processamento, foi capaz de calcular os ângulos formados sem a necessidade de instalação de sensores de rotação nas falanges, levando a redução de peso e volume do protótipo. Para esse sistema de visão artificial foi utilizada uma câmera simples juntamente com uma técnica de controle baseado em lógica fuzzy que se mostraram extremamente eficiente no monitoramento da posição do dedo robótico.
Abstract: This work is based on studies that demonstrate the high rate of rejection by amputees to use prosthetic upper limbs due to various problems, such as weight, high noise and lack of anthropomorphism. In this context, this paper presents the development of a robotic finger whose activation is performed by non-conventional actuators, which consist of Shape Memory Alloy (SMA) wires. The mechanical structure of the robotic finger was designed using a CAD computer program and then manufactured in ABS polymer through the technique of rapid prototyping. The project was entirely based on physiological characteristics of the human finger, and the proportions and the angles formed by the phalanges. The activation of the finger is realized by inserting a Ni-Ti SMA thin wire arranged at the bottom of the structure of the finger. When activated by resistive heating through Joule effect, the SMA wire contract and realize the flexion movement. It was developed a mechanical system so that the SMA wires stay compact at the base of the finger, thus there was no need for the creation of a forearm to accommodate the actuators. Orthodontic rubber bands were used on the top of the finger to hold the extension movement. In other words, the return of the finger occurs passively. To monitor the angles formed by each phalanx, a system of image acquisition and processing was implemented. This system was able to calculate the angles without the need for installation of rotation sensors, leading to weight and volume reduction of the prototype. This artificial vision system, that uses a simple camera with a control technique based on fuzzy logic, proved to be extremely efficient in monitoring the position of the robotic finger.
Keywords: Dedo Robótico
Liga com Memória de Forma (LMF)
Mecatrônica
Programa Computacional CAD
Polímero ABS
Prototipagem Rápida
Impressora Tridimensional
Fios de LMF de Ni-Ti
Robotic Finger
Shape Memory Alloy (LMF)
Mechatronics
CAD Computer Program
ABS Polymer
Rapid Prototyping
Three-dimensional Printer
Ni-Ti LMF Wires
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Mecânica
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/6271
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Mecânica.

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