Author(s):
Moura, João Miguel Pousa de 
Date: 2012
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/9277
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia mecânica; Biomecânica; Cinemática; Robots autónomos: Ortopedia
Description
Neste trabalho são desenvolvidos e testados, por via de simulação em
MatLab, um conjunto de modelos e algoritmos matemáticos, para o estudo
cinemático de um braço robótico. O objetivo é então o estudo da cinemática
do membro superior de um humanoide. Para isso, é realizada uma revisão
do estado de arte dos humanoides, e uma pesquisa sobre a anatomia e biomecânica
do membro superior do Homem. De seguida, é desenvolvido um
modelo matemático de um manipulador paralelo para simular o movimento
do ombro, e são estudadas as suas singularidades. São desenvolvidos os modelos
de dois manipuladores série, que representam o braço do humanoide,
com 4 e 7 graus de liberdade, seguindo a metodologia de Denvit-Hartenberg,
e é apresentado um conjunto de algoritmos para lidar com as suas redundâncias.
Por fim, é concluído que as vantagens do aumento do número de
graus de liberdade num braço são a possibilidade de evitar as singularidades,
o aumento da manipulabilidade e o aumento do volume de trabalho. Como
desvantagens tem-se o aumento da complexidade mecânica e do tratamento
matemático. This work presents a study on a kinematic model representing a robotic arm.
Models and mathematic algorithms are proposed, implemented and assessed.
The main goal of the study is the detailed analysis of the upper limb kinematics
of a humanoid. To attain this objective a state of art analysis on
humanoids is presented and a careful research analysis on the human anatomy
and biomechanics of the upper limb is made. A mathematical model
for a parallel manipulator able to mimic the complex joint of the shoulder is
then proposed and its singularities are analyzed. In addition and following
the Denvit-Hartenbertg methodology, two serial manipulators representing
the entire upper limb, with 4 and 7 degrees of freedom, are presented and
analyzed about their redundancy. In conclusion, the results show that the
added degrees of freedom provide a means to avoid the singularity issues,
increase the manipulability and enlarge the working range. Nevertheless,
the mechanical complexity and related difficult mathematic model can be
pointed as the most evident limitations. Mestrado em Engenharia Mecânica
Document Type
Master Thesis
Language
Portuguese
Advisor(s)
Moreira, Rui António da Silva; Silva, Filipe Miguel Teixeira Pereira da
