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Título: Simulação da cinemática inversa de um robô SCARA através da implementação de algoritmos por métodos numéricos
Título(s) alternativo(s): Inverse kinematics simulation of a SCARA robot through the implementation of algorithms using numerical methods
Autor(es): Rezende, Luiz Gustavo
Orientador(es): Rossini, Flávio Luiz
Palavras-chave: Algorítmos computacionais
Robótica
Cinemática das máquinas
Análise numérica
Computer algorithms
Robotics
Machinery, Kinematics of
Numerical analysis
Data do documento: 24-Nov-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Campo Mourao
Citação: REZENDE, Luiz Gustavo. Simulação da cinemática inversa de um robô SCARA através da implementação de algoritmos por métodos numéricos. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2023.
Resumo: Este trabalho abordou a modelagem da cinemática direta e a simulação computacional da cinemática inversa do robô tipo SCARA (do inglês, Selective Compliance Articulated Robot) através da implementação de algoritmos por métodos numéricos, pelo software de simulação Matrix Laboratory (Matlab®). O estudo da cinemática, relaciona o comportamento da posição e orientação do manipulador no espaço cartesiano, sem levar em consideração as forças físicas envolvidas. Devido ao seu elevado grau de complexidade e equações não lineares, a cinemática inversa recorre a métodos numéricos para uma melhor ou possível solução do problema. Para tal manipulação, é necessário o levantamento de equações matemáticas relacionadas a cinemática do manipulador. Neste estudo, implementou-se a cinemática do robô SCARA, utilizou-se a convenção de Denavit-Hartenberg para as juntas e corpos móveis. Posteriormente, os métodos numéricos de otimização de Newton-Raphson, Levenberg-Marquardt e Halley foram implementados para a comparação dos algoritmos na plataforma de simulação. Os métodos obtiveram êxitos na execução, com erros inferiores a 10−6 o que torna possível o estudo de trabalhos futuros.
Abstract: This work addressed the modeling of direct kinematics and the computational simulation of the inverse kinematics of the SCARA type robot (Selective Compliance Articulated Robot) through the implementation of algorithms using numerical methods, using the Matrix Laboratory (Matlab®) simulation software. The study of kinematics relates the behavior of the manipulator's position and orientation in Cartesian space, without taking into account the physical forces involved. Due to its high degree of complexity and non-linear equations, inverse kinematics uses numerical methods for a better or possible solution to the problem. For such manipulation, it is necessary to survey mathematical equations related to the kinematics of the manipulator. In this study, the kinematics of the SCARA robot were implemented, using the DenavitHartenberg convention for joints and moving bodies. Subsequently, the numerical optimization methods of Newton-Raphson, Levenberg-Marquardt and Halley were implemented to compare the algorithms on the simulation platform. The methods were successful in execution, with errors lower than 10−6 hich makes it possible to study future work.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33465
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