curso de robotica movel

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  • 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA PROGRAMA DE POS-GRADUACAO EM ENGENHARIA ELETRICA CURSO DE ROBOTICA MOVEL PROF. EDSON ROBERTO DE PIERI Florianopolis, Marco de 2002.
  • 2. Sum rio a 1 Introdu ao c 1 1.1 Historico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Robo Movel: uma denicao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3 Classicacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3.1 Segundo a Anatomia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3.2 Segundo o Tipo de Controle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3.3 Segundo a Funcionalidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4 Desaos em Robotica Movel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4.1 Navegacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4.2 Reconhecimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4.3 Aprendizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4.4 Cooperacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.4.5 Cognicao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.5 Exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2 Sensores 15 2.1 Denicao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2 Classicacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.3 Crit rios para Avaliacao de Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e 19 2.3.1 Sensibilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.2 Linearidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.3 Faixa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.4 Tempo de resposta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.5 Precis o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 20 2.3.6 Repetibilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ii
  • 3. 2.3.7 Resolucao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.3.8 Tipo de Sada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4 Sensores Internos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.4.1 Dead Reckoning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.5 Sensores Externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.5.1 Sensores de Proximidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.5.2 Sensores de Dist ncia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 39 2.5.3 Sensores de Tato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.5.4 Sensores de Deslizamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.5.5 Sensores de Forca e Torque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.6 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.7 Exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3 Atuadores 50 3.1 Introducao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.2 Tipos de Atuadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.2.1 Pneum ticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 52 3.2.2 Hidr ulicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 54 3.2.3 El tricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e 54 3.2.4 Outras tecnologias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.3 Exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 4 Controle 66 4.1 Cinem tica do Robo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 66 4.1.1 Introducao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.1.2 Cinem tica Direta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 66 4.1.3 Cinem tica Inversa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 70 4.2 Din mica do Robo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 73 4.3 Controle Cinem tico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 76 4.3.1 Funcoes do controle cinem tico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 76 4.3.2 Tipos de trajetorias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 4.3.3 Geracao de trajetorias cartesianas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4.3.4 Interpolacao de trajetorias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 iii
  • 4. 4.3.5 Amostragem de trajetorias cartesianas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 4.4 Controle Din mico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .