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Campo Dublin CoreValorIdioma
dc.contributor.advisorBraga, Márcio Felicianopt_BR
dc.contributor.advisorCampos, Víctor Costa da Silvapt_BR
dc.contributor.authorFerreira, Tamires Nunes-
dc.date.accessioned2019-12-20T17:27:09Z-
dc.date.available2019-12-20T17:27:09Z-
dc.date.issued2019-
dc.identifier.citationFERREIRA, Tamires Nunes. Modelagem, controle e simulação de uma prótese de mão. 2019. 45 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) - Instituto de Ciências Exatas e Aplicadas, Universidade Federal de Ouro Preto, João Monlevade, 2019.pt_BR
dc.identifier.urihttp://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/2303-
dc.description.abstractDesde o século XVIII, a biomecânica da mão humana vem sendo estudada para ser aplicada como um modelo para dispositivos mecânicos. Com a sofisticação desses dispositivos, impulsionada pelos avanços na robótica e a miniaturização de atuadores e sistemas eletrônicos, tornou-se possível desenvolver mãos automatizadas para servir de prótese em seres humanos ou ainda substituir a mão humana em qualquer situação. Nos dias de hoje, há melhorias na geração de próteses de mão por meio do uso crescente da tecnologia. Assim, é cada vez mais comum o desenvolvimento de dispositivos ativos que muitas vezes são controlados por sinais mioelétricos ou eletroencefalográficos. O desenvolvimento de próteses ativas é um trabalho multidisciplinar e faz uso de diversas áreas, como a biomecânica, a engenharia biomédica, o processamento de sinais, a robótica e a engenharia de controle. Dessa forma, este trabalho visa estudar topologias comumente utilizadas em próteses de mão (mãos robóticas), bem como a modelagem do sistema eletromecânico (utilizando uma abordagem de Euler-Lagrange para encontrar um modelo na forma canônica da dinâmica de um manipulador) e a proposição de leis de controle (a saber, PI, PD e dinâmica inversa) para o modelo encontrado. A partir do modelo obtido para representar os movimentos dos dedos e, após simular todas as proposições de leis de controle, obteve-se o mais eficiente com base nos resultados esperados para o sistema. Em malha aberta, o sistema é irrefreável, sendo necessária a aplicação de um atrito para estabilizá-lo. Com o controle PI foi possível realizar o controle em malha fechada com erro reduzido, porém tem-se que o movimento de cada falange link, elo e/ou junta influencia no movimento da outra. Por meio da lei de controle PD, foi possível realizar o controle multivariável a fim de obter a independência dos links, garantindo maior estabilidade ao sistema. Outra estratégia abordada foi a modelagem em malha fechada por meio da dinâmica inversa que busca uma lei de controle realimentada não linear para a obtenção do torque de cada link. Esse modelo, além de garantir a independência dos links, garantiu uma resposta mais rápida do sistema. Em suma, o modelo da dinâmica obtido para o manipulador robótico representa os movimentos de flexão e extensão dos dedos das mãos em que, após o estudo das teorias de leis de controle, foi possível garantir a estabilidade dos dedos em torno do ponto de operação garantida pela teoria de Lyapunov e pelas equações de Euler-Lagrange. Além disso, este projeto buscou implementar a simulação do comportamento dinâmico de uma garra (união polegar/indicador) em um ambiente gráfico Unity a fim de permitir visualizar o comportamento da melhor lei de controle projetada. Para isso, implementou-se a modelagem e a lei de controle mais eficiente (dinâmica inversa), em que para movimentar o protótipo, o usuário aplica torque positivo ou negativo em cada link, simplesmente ao pressionar as suas teclas específicas.pt_BR
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.rightsopen accesspt_BR
dc.subjectRobóticapt_BR
dc.subjectModelagempt_BR
dc.subjectManipuladores - mecanismospt_BR
dc.subjectSimulação (Computadores)pt_BR
dc.titleModelagem, controle e simulação de uma prótese de mão.pt_BR
dc.typeTCC-Graduaçãopt_BR
dc.contributor.refereeBraga, Márcio Felicianopt_BR
dc.contributor.refereeCampos, Víctor Costa da Silvapt_BR
dc.contributor.refereeRicco, Rodrigo Augustopt_BR
dc.contributor.refereeEras Herrera, Wendy Yadirapt_BR
dc.description.abstractenSince the XVII century, the biomechanics of the human hand has been studied to be applied as a model for mechanical devices. With the sophistication of these devices, driven by advances in robotics and the miniaturization of actuators and electronic systems, became possible to develop automated hands to serve as a prosthesis in humans or to replace the human hand in any situation. Nowadays, there are improvements in hand prosthesis generation through the increasing use of technology. Thus, the development of active devices that are often controlled by myoelectric or electroencephalographic signals is increasingly common. Active prosthesis development is a multidisciplinary work and makes use of several areas, such as biomechanics, biomedical engineering, signal processing, robotics and control engineering. Thus, this work aims to study topologies commonly used in hand prostheses (robotic hands), as well as the modeling of the electromechanical system (using an Euler-Lagrange approach to find a model in the canonical form of a manipulator dynamics) and the proposition of control laws (namely, PI, PD and inverse dynamics) for the model found. From the model obtained for represent finger movements and, after simulating all proposed control laws, we obtained the most efficient controller based on the expected results for the system. In open-loop, the system is unstoppable, requiring the application of a friction to stabilize it. With the PI control it was possible to perform the closed-loop control with reduced error, but the movement of each phalanx (link, link and/ or joint) influences the movement of the other. Through the PD control, law it was possible to perform multivariable control in order to achieve independence of \textit{links}, ensuring greater stability to the system. Another approach was to employ closed-loop modeling through inverse dynamics that seeks a nonlinear feedback control law to obtain the torque of each \textit{link}. This model ensures the independence of links and also a faster system response. In short, the dynamics model obtained for the robot manipulator represents the flexion and extension movements of the fingers in which, after studying the theories of control laws, it was possible to guarantee the stability of the fingers around the operating point Lyapunov theory and the Euler-Lagrange equations. In addition, this project sought to implement the simulation of the dynamic behavior of a claw (thumb / forefinger union) in a graphical environment (\textit{Unity}) in order to visualize the behavior of the best designed control law. For this purpose, the most efficient control and modeling law (inverse dynamics) was implemented, in which to move the prototype, the user applies positive or negative torque to each \textit{link}, simply by pressing its specific keys.pt_BR
dc.contributor.authorID14.2.8005pt_BR
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