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Title: Robô bípede acionado com ligas de memória de forma.
Other Titles: Biped robot powered with shape memory alloys.
???metadata.dc.creator???: VALENZUELA, Walter Andrés Vermehren.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: ROCHA NETO, José Sérgio da.
LIMA, Antonio Marcus Nogueira.
???metadata.dc.contributor.referee1???: ROSÁRIO, José Maurício.
???metadata.dc.contributor.referee2???: BORGES, Geovany Araújo.
???metadata.dc.contributor.referee3???: CERQUEIRA, Jés de Jesus Fiais.
???metadata.dc.contributor.referee4???: ARAÚJO, Carlos José de.
Keywords: Ligas de Memória de Forma;Robô Bípede;Atuador Artificial;Atuadores Lineares;Plataforma Robótica Móvel Bípede;Estímulo Elétrico;Modelo de Transferência de Calor;Corrente Elétrica;Shape Memory Alloys;Biped Robot;Artificial Actuator;Linear Actuators;Biped Mobile Robotic Platform;Electrical Stimulation;Heat Transfer Model;Electric Current
Issue Date: 4-Jan-2012
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: VALENZUELA, Walter Andrés Vermehren. Robô bípede acionado com ligas de memória de forma. 2011. 204f. (Tese de Doutorado em Engenharia Elétrica), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática , Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba Brasil, 2011.
???metadata.dc.description.resumo???: Neste trabalho de tese elabora-se um mecanismo na forma de uma plataforma robótica móvel bípede com seis graus de liberdade, composto por uma sucessão de elos rígidos interconectados por articulações, que permitem movimentos no espaço tridimensional, com a utilização de atuadores lineares composto de fios de ligas com memória de forma. Para atingir-se o objetivo foi modelado e simulado com êxito um sistema mecânico de locomoção bípede com três graus de liberdade para cada perna composta de coxa, perna e pé, com o centro de pressão situado em uma superfície de contato, entre o pé ou pés e o piso, locomovendo-se em um plano horizontal. A determinação da equação de movimento foi realizada usando as equações da dinâmica de Newton-Euler. Em seguida, avalia-se a utilização de atuadores de ligas com memória de forma com ação linear. Vislumbrando a possibilidade da aplicação em robótica móvel de atuadores com trajetórias lineares, na locomoção em distâncias que vão além do espaço de trabalho dos manipuladores fixos e em operações de manutenção e inspeção de processos por meio de sensores, em terrenos difíceis e não estruturados. Objetivando obter uma plataforma de peso reduzido, com atuadores de elevada relação força-peso, capaz de se adaptar às mudanças de situações, possuindo capacidades futuras de suplantar obstáculos, decidiu-se projetar uma plataforma bípede com a possibilidade de utilização de atuadores lineares. As ligas com memória de forma são materiais termomecânicos que possuem uma estrutura cristalina que pode assumir diferentes formas a distintas temperaturas, ou seja, deformando-se quando aquecidas e resfriadas. Possuem a capacidade de sofrer e recuperar-se de deformações relativamente grandes, se comparadas com outros materiais, podendo alcançar alterações na sua forma geométrica, em torno de 8 % do seu comprimento. Algumas de suas propriedades são a alta força alcançada em relação ao peso, pequeno tamanho e volume, bem como o seu baixo custo em relação aos atuadores convencionais, além de possuírem funcionamento silencioso. Neste trabalho, a análise da liga com memória de forma sob a ótica do estímulo elétrico permite modelar o comportamento de atuação básica do material, assim, possibilitando o cálculo energia necessária à atuação. O modelo de transferência de calor foi introduzido, relativo a aplicação do estímulo de corrente elétrica, para variar a temperatura do material. Apresentou-se em linhas gerais um projeto proposto de implementação da instrumentação eletrônica, que cumpre o objetivo estabelecido para esta tese. A completa implantação prática deste projeto, com certeza, se dará em trabalhos futuros.
Abstract: This project has designed a mechanism is a virtual bipedal mobile robot platform with six degrees of freedom, composed of a succession of rigid links interconnected by joints that allow movement in three dimensional space, with the possibility of use of the actuators with linear trajectories of shape memory alloy wire. To achieve the goal was modeled and simulated successfully operate a mechanical biped locomotion with three degrees of freedom for each member with the pressure center located on a surface of contact between the foot or feet and the floor, walking through a horizontal plane. The determination of the motion equation has been achieved by the Newton-Euler dynamics equations. Then, it is evaluated using actuators with shape memory alloys with linear action. Glimpsing the possibility of application in mobile robotics actuators with linear trajectories, in the locomotion distance which go beyond the workspace of the fixed manipulators and in maintenance and inspection processes through of sensors in difficult and unstructured terrain. With the objective of obtaining a lightweight platform, actuators with high strength-weight ratio, which can intelligently adapt to changing situations, and has future capabilities to supplant obstacles, it was decided to design a biped platform with the possibility of using linear actuators consist wire material with shape memory. The shape memory alloys are thermomechanical materials that have a crystalline structure that can take different forms at different temperatures, i. e., may be deformed when heated and cooled. Have the capacity to undergo large strains compared with other materials and recover strains reaching about 8% of its length. Some of its properties are high strength achieved in relation to weight, small size and volume, as well as its low cost compared to conventional actuators, in addition to having silent operation. In this work, the analysis of shape memory alloys was focused on electrical stimulation allowed to model the basic actuation behavior of the material, thus allowing the computation power required for the actuation. The heat transfer model was presented, for the application of the stimulus of an electric current to vary the temperature of the material. Was presented in a general way, a proposed project of implementation of electronic instrumentation, meeting the goal established in this engineering project for the development of a bipedal robot. The complete practical implementation of this project, with certainty, will happen in future work.
Keywords: Ligas de Memória de Forma
Robô Bípede
Atuador Artificial
Atuadores Lineares
Plataforma Robótica Móvel Bípede
Estímulo Elétrico
Modelo de Transferência de Calor
Corrente Elétrica
Shape Memory Alloys
Biped Robot
Artificial Actuator
Linear Actuators
Biped Mobile Robotic Platform
Electrical Stimulation
Heat Transfer Model
Electric Current
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/9596
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica.

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