Representação Matemática de Movimentos de Robôs - Modelagem Cinemática e Dinâmica (Engenharia da Computação)
- Compreender os conceitos de modelagem cinemática e dinâmica de robôs.
- Aplicar ferramentas matemáticas para representar a posição, orientação e movimento de robôs.
- Analisar as relações entre as diferentes partes de um robô e como elas se movem.
- Simular o movimento de robôs utilizando ferramentas computacionais.
- Discutir as aplicações da modelagem cinemática e dinâmica na engenharia de robótica.
Conteúdo:
1. Introdução
- Revisão dos conceitos básicos da robótica.
- Apresentação da modelagem cinemática e dinâmica de robôs.
- Exemplos de aplicações da modelagem cinemática e dinâmica.
2. Modelagem Cinemática:
- Cinemática direta: determinar a posição e orientação da ferramenta do robô a partir das coordenadas articulares.
- Cinemática inversa: determinar as coordenadas articulares necessárias para que a ferramenta do robô alcance uma posição e orientação desejada.
- Jacobiana: relaciona as velocidades articulares com as velocidades da ferramenta do robô.
- Aplicações da modelagem cinemática: planejamento de trajetórias, controle de posição e orientação, simulação de movimento.
3. Modelagem Dinâmica:
- Leis de Newton: aplicadas ao estudo do movimento de robôs.
- Momentos de inércia: caracterizam a resistência do robô à rotação.
- Equações de Lagrange: descrevem o movimento de um sistema multirrobótico.
- Simulação dinâmica: permite prever o comportamento do robô em diferentes situações.
- Aplicações da modelagem dinâmica: controle de força, otimização de trajetórias, análise de vibrações.
4. Ferramentas Matemáticas para Modelagem:
- Geometria analítica: para representar a posição e orientação de corpos rígidos.
- Álgebra linear: para resolver sistemas de equações lineares.
- Cálculo diferencial e integral: para calcular velocidades, acelerações e torques.
- Softwares de simulação: permitem visualizar e analisar o movimento de robôs.
5. Desafios e Oportunidades na Modelagem de Robôs:
- Desenvolvimento de modelos mais precisos e eficientes.
- Integração da modelagem com outras áreas da robótica, como a inteligência artificial.
- Criação de modelos para robôs com estruturas complexas.
- Aumento da segurança e da confiabilidade dos modelos.
6. Atividade prática:
- Dividir a turma em grupos e distribuir um tipo de robô para cada grupo.
- Cada grupo deve desenvolver um modelo cinemático e dinâmico do robô.
- Após a modelagem, os grupos devem apresentar seus resultados para a turma.
- Abrir um debate sobre os desafios e oportunidades na área de modelagem de robôs.
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