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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Perna robótica com capacidade de salto vertical em terrenos com desníveis = Robotic leg with vertical jump capability on sloping floors
Title Alternative: Robotic leg with vertical jump capability on sloping floors
Author: Miyadaira, Alberto Noboru, 1983-
Advisor: Madrid, Marconi Kolm, 1962-
Abstract: Resumo: Esta tese aborda o problema do salto vertical, do tipo semi-agachado, sobre superfícies inclinadas, considerado os efeitos inerciais da perna no movimento de impulsão. É proposto um método de geração de movimento de salto, baseado na curva de aceleração do centro de massa de um robô de três graus de liberdade, sem o balanço dos braços, a qual é representada por um polinômio de terceiro grau, cujo formato foi inspirado em dados biomecânicos. A influência da inclinação da superfície de apoio, no movimento de salto, foi analisada a partir das vari-áveis de posição, velocidade, aceleração e torque aplicadas em cada junta, além da decomposição das forças aplicadas no robô sobre uma superfície inclinada, onde foi proposto um método de aproximação do perfil de torque para diferentes ângulos de inclinação. Diferentemente da maioria das soluções propostas para a geração dos movimentos das juntas, o método adotado não insere restrições de ponto de momento nulo e momento angular nas equações de movimento, possibilitando maiores soluções para o planejamento das trajetórias das juntas, se comparado aos métodos que aplicam tais restrições. No entanto, elas são utilizadas para verificar a estabilidade na fase de impulsão e, estimar a posição e a orientação do pé no instante da aterrissagem. Neste trabalho foram realizadas diversas simulações de salto, assumindo diferentes distribuições de massa, posições de centro de massa e condições para os movimentos das juntas, a fim estabelecer o modelo de robô adequado para os experimentos, assim como a estratégia para o movimento de impulsão que melhor se ajusta a este modelo. Para a validação das propostas apresentadas nesta tese, foi projetado e construído um ambiente experimental, composto por um protótipo de robô de três graus de liberdade e quatro elos, uma plataforma de força vertical com inclinação ajustável, um sistema embarcado e uma interface gráfica desenvolvida em LabVIEW. Os resultados experimentais permitiram validar o método de geração de movimento de salto vertical, o método de aproximação do perfil de torque, a estratégia aplicada na movimentação das juntas durante a fase de impulsão, a estratégia aplicada na estimação e correção da orientação do pé durante a fase aérea, para compensar o efeito do mo-mento angular e, comprovar a elevada força de impacto no instante da aterrissagem

Abstract: This thesis treats the problem of the squat vertical jump type, over inclined surfaces, considering the inertial effects of the leg in the impulsion movement. It is proposed a method for gen-erating a jumping movement based on the acceleration curve of the center of mass of a three degrees of freedom robot, without the arms swing, which is represented by a third degree polynomial, whose form was inspired in biomechanics data. The influence of the surface¿s inclination in the jumping movement, was analyzed from the position, speed, acceleration and torque applied in each joint, besides applied forces decomposition in the robot over an inclined surface where was proposed a method of torque profile approach, for different inclination angles. Different from the most of the proposed solutions for the joint movement generation, the adopted method does not insert restrictions of zero moment point and angular momentum in the movement equations, making possible bigger solutions for the joint trajectories, if compared to the methods that apply such restrictions. However, they are used to verify the stability in the impulsion's phase and estimate the position and orientation of the foot in the landing instant. In this thesis was accomplished several jumping simulations, assuming different mass distribution, center of mass positions and conditions for the joints movements, on purposed to establish the appropriated robot model experiments, as well as the strategy to the impulsion that better fits to this model. In order to verify and validate the proposal made in this thesis, it was designed and built an experimental environment composed by: the prototype of a robot with three degrees of freedom with four links; a vertical force platform with adjustable tilt; an embedded electronic system for control and data acquisition tasks; and a graphic interface developed in LabVIEW. The experimental results confirmed the behavior and performances of the proposed method for generating the vertical jumping movement, the method of the torque profile approximation, the strategy applied in the joint movement during the impulsion phase, the strategy applied in the prediction and correction of the foot orientation during the flight phase, to compensate the angular momentum effect, besides proving the high impact force at the landing moment
Subject: Momentos angulares
Salto vertical
Robótica
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: MIYADAIRA, Alberto Noboru. Perna robótica com capacidade de salto vertical em terrenos com desníveis = Robotic leg with vertical jump capability on sloping floors. 2017. 1 recurso online (143 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/330650>. Acesso em: 2 set. 2018.
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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