“Desenvolvimento e Integração das

Subestruturas Inferior e Superior para a

Locomoção de uma Plataforma Humanóide”

Autores: Nuno Beça n.º mec: 20075

Ângelo Cardoso n.º mec: 23570Orientadores:

Professor Vítor Santos.Professor Filipe Silva.

Aveiro, 18 de Fevereiro de 2005Projecto Humanóide Universidade de Aveiro

Departamento de Engenharia Mecânica Universidade de Aveiro

Objectivos:

• Validação da solução já iniciada para a

subestrutura inferior.

• Concepção da subestrutura superior.

• Definição de padrões de locomoção.

• Aplicação de comando.

• Aplicação de monitorização.

A plataforma existente

Estrutura Peso (g)

Pé 355 (2x)

Tornozelo 81 (2x)

Perna 413 (2x)

Coxa 344 (2x)

Anca 294 (2x)

Barra Anca 964

Cintura 217

Peito 286

Braço 32 (2x)

Pescoço 52

Cabeça 136

Total 4693

Tabela 1 - Resumo dos pesos de cada estrutura.

Cabeça 2

Braços 1 (2x)

Tronco 2

Pernas 4 (2x)

Pés 2 (2x)

Graus de Liberdade

Tabela 2 - Graus de liberdade da plataforma humanóide.

Altura ≈ 600mmPeso ≈ 5000gGraus Liberdade = 18

Sequência de trabalho realizado:

1º Familiarização com o trabalho realizado no ano anterior.

2º Montagem da perna existente

3º Resolução das limitações detectadas: – Solução para garantir o entreeixo no Pé.

– Solução para o joelho, passar o movimento à estrutura .

Como a transmissão é feita por roda dentada, é necessário garantir o entreeixo para assim obter uma boa transmissão.

Para passar o movimento do motor da perna para a coxa (joelho), colou-se uma roseta à estrutura onde encaixa um veio.

4º Modelagem completa em CATIA V5 das duas pernas.

5º Estudo e concepção de soluções para a anca e ligação à mesma (junta esférica)

6º Montagem das duas pernas e anca A montagem da subestrutura inferior serviu para:• testar os servomotores.• confirmar os ângulos permitidos em cada junta.

7º Estudo de soluções para o tronco e cabeça

do robot. Este deve:•ser leve e compacto;•ter espaço para sistemas de controlo, motores dos braços e pescoço;•possibilidade de alterar os braços;

•Tronco: 2 graus de liberdade, inclinar para a frente e para o lado;•Pescoço: 2 graus de liberdade, “olhar” para a baixo e para os lados;•Braço: 1 grau de liberdade, para a frente;

8º Procura de solução para a elevada flexão no veio do motor da anca (mudar de direcção)

Devido aos elevados momentos de flexão aplicados ao veio do motor da anca quando se mudava de direcção, colocou-se um rolamento axial de esferas colado nas extremidades.

9º Procura de soluções para as baterias, para o robot ser autónomo

As baterias devem ser:•leves•compactas•elevada capacidade de carga•fácil ligação (para fácil substituição)

CARACTERISTICAS:4LI-2400 (7.2V/mah) 4800; (Max Amp.**) 9.6; Dimensões (mm): 37 x 37 x 65; Peso( g):176

10º Determinação do centro de massa e parâmetros de locomoção do robot

Precisamos de introduzir os valores da posição pretendida, posição final da anca e posição do pé esquerdo pretendida.Pfinal=[-55 %deslocamento da anca ao lado (X) 5 %deslocamento da anca a frente (Y) 307 %altura da anca ao chão (Z) <=311 10 %desl do pé esquerdo à frente (Y) 5 %altura a que o segundo pé se eleva (Z) 0 %valor que perna direita vira [rad] 0]; %valor que perna esquerda vira [rad]

e quando executamos o MatLab, podemos ver a posição dos centros de massa locais (*) e do centro de massa Global (O).

Facilita o estudo e concepção de toda estrutura, visto poder-se determinar quais os ângulos para as determinadas posições, bem como os momentos existentes em cada motor.

11º Remodelação e alteração dos componentes estruturais .

• adaptadores para os motores, diminuir o momento nos apoios dos veios dos motores;

• material do veio e roseta do joelho para aço, devido ao desgaste do alumínio;

• alteração da posição dos motores, aumentar a amplitude de movimento;

• alteração da estrutura de nylon para alumínio, para aumentar a rigidez da plataforma;

Tarefas a fazer:

• Realização de um programa de locomoção para o robot (pernas + tronco)

• Realização de uma interface de controlo e monitorização

• Montagem completa e testes de locomoção

• Estudo da solução para o controlo (PDA ou PC104)

Objectivos :

• Validação da solução já iniciada para a subestrutura inferior.

• Concepção da subestrutura superior.

• Definição de padrões de locomoção.

• Aplicação de comando.

• Aplicação de monitorização.

Autores: Nuno Beça n.º mec: 20075

Ângelo Cardoso n.º mec: 23570Orientadores:

Professor Vítor Santos.Professor Filipe Silva.

Departamento de Engenharia Mecânica Universidade de Aveiro

Aveiro, 18 de Fevereiro de 2005Projecto Humanóide Universidade de Aveiro

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