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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Geração de padrões de marcha para sistemas robóticos bípedes humanoides
Title Alternative: Gait pattern generation for humanoid bipedal robotic systems
Author: Kuteken, Renato Suekichi, 1986-
Advisor: Rosário, João Maurício, 1959-
Abstract: Resumo: A marcha biomecânica é uma tarefa complexa e robusta que demanda pouco esforço consciente de um indivíduo para sua execução. Este trabalho demonstra uma estratégia e propõe uma arquitetura de controle para a geração artificial de um padrão de marcha humanoide bípede para as juntas do joelho e do quadril no plano sagital do corpo. A estratégia de geração de marcha consiste na divisão dos movimentos dos membros inferiores em três padrões complementares de movimento, cada um com uma função específica, podendo ser modulados individualmente e sobrepostos para compor um padrão de marcha. A arquitetura de controle proposta para sua aplicação consiste em blocos funcionais que viabilizem o funcionamento da estratégia, organizados em duas camadas, uma hierárquica e uma reativa. A estratégia foi validada com uma implementação MATLAB® de um modelo cinemático simplificado dos movimentos das pernas. Os resultados mostram padrões artificiais de movimento nas juntas próximos aos padrões biomecânicos. Quando aplicados ao modelo cinemático, esses padrões de movimento geram trajetórias para os pés que são consistentes com a marcha biomecânica tanto em forma quanto em amplitude. A estratégia também foi embarcada em um protótipo por meio de uma placa de prototipagem Arduino®, revelando baixa demanda computacional e fornecendo uma outra forma de visualização para o movimento gerado 

Abstract: The biomechanical gait is a complex and robust task that demands little conscious effort of an individual to perform. This work demonstrate a strategy and proposes a control architecture for artificially generating a bipedal humanoid gait pattern for the knee and hip joints in the sagittal plane of the body. The strategy consists in the division of the lower limbs movements into three complementary patterns of movement, each with a specific function, which can be modulated individually and superposed to compose a gait pattern. The proposed architecture of control for the application of this strategy consists in function blocks to support the strategy, organized in a hierarchical layer and a reactive layer. The strategy is validated using a MATLAB® implementation of a simplified kinematic model of the legs movements. The results show movement patterns that are close to the biomechanical ones at the limbs joints. When applied to the kinematic model, those movement patterns generate feet trajectories that are consistent to the biomechanical gait in both shape and amplitude. The strategy is also embedded in an Arduino® based prototype, revealing low computational demands as well as another way of displaying the generated movement
Subject: Marcha humana
Cinemática
Cognição
Controle
Robótica
Editor: [s.n.]
Citation: KUTEKEN, Renato Suekichi. Geração de padrões de marcha para sistemas robóticos bípedes humanoides. 2017. 1 recurso online (161 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/330528>. Acesso em: 2 set. 2018.
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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