Análise de Velocidade, Aceleração e Torque - Modelagem Cinemática e Dinâmica (Engenharia da Computação)
- Compreender os conceitos de velocidade, aceleração e torque na modelagem cinemática e dinâmica de robôs.
- Calcular a velocidade, aceleração e torque de diferentes partes de um robô.
- Analisar a influência da velocidade, aceleração e torque no movimento do robô.
- Simular o movimento do robô com diferentes valores de velocidade, aceleração e torque.
- Discutir as aplicações da análise de velocidade, aceleração e torque na engenharia de robótica.
Conteúdo:
1. Introdução
- Revisão dos conceitos básicos da modelagem cinemática e dinâmica de robôs.
- Apresentação da importância da análise de velocidade, aceleração e torque.
- Exemplos de aplicações da análise de velocidade, aceleração e torque.
2. Velocidade:
- Velocidade linear: da ferramenta do robô.
- Velocidade angular: da ferramenta do robô.
- Jacobiana: relaciona as velocidades articulares com as velocidades da ferramenta do robô.
- Aplicações da análise de velocidade: planejamento de trajetórias, controle de velocidade, simulação de movimento.
3. Aceleração:
- Aceleração linear: da ferramenta do robô.
- Aceleração angular: da ferramenta do robô.
- Segunda derivada da posição em relação ao tempo.
- Aplicações da análise de aceleração: planejamento de trajetórias com suavidade, controle de aceleração, análise de vibrações.
4. Torque:
- Momento de força: aplicado a cada junta do robô.
- Força e momento de inércia: determinam o torque necessário para mover o robô.
- Equações de Lagrange: relacionam o torque com a aceleração do robô.
- Aplicações da análise de torque: controle de força, otimização de trajetórias, análise de vibrações.
5. Simulação:
- Softwares de simulação: permitem analisar a velocidade, aceleração e torque do robô.
- Simulação cinemática: para visualizar o movimento do robô.
- Simulação dinâmica: para prever o comportamento do robô em diferentes situações.
- Aplicações da simulação: planejamento de trajetórias, controle de movimento, análise de desempenho.
6. Desafios e Oportunidades:
- Desenvolvimento de ferramentas mais eficientes para análise de velocidade, aceleração e torque.
- Integração da análise com outras áreas da robótica, como a inteligência artificial.
- Criação de ferramentas para robôs com estruturas complexas.
- Aumento da segurança e da confiabilidade da análise.
7. Atividade prática:
- Dividir a turma em grupos e distribuir um tipo de robô para cada grupo.
- Cada grupo deve calcular a velocidade, aceleração e torque de diferentes partes do robô.
- Após a análise, os grupos devem apresentar seus resultados para a turma.
- Abrir um debate sobre os desafios e oportunidades da análise de velocidade, aceleração e torque na engenharia de robótica.
Recursos Adicionais:
- Livros:
- "Robótica: Fundamentos e Aplicações" - Richard D. Klafter, Thomas A. Chmielewski, Michael Negin
- "Robótica: Mecânica, Controle e Aplicação" - Craig J. Rogers, Robert J. Adams
- Sites:
- Sociedade Brasileira de Robótica: https://www.obr.org.br/
- RoboHub: https://robohub.org/
- IEEE Robotics & Automation Society: https://www.ieee-ras.org/
Exemplos de robôs para a atividade prática:
- Braço robótico industrial
- Robô aspirador de pó
- Drone
- Robô humanoide
- Robô cirúrgico