Candidato: Job Angel Ledezma Pérez
Programa: UFSC / POSMEC
Data: Maio de 2018
Orientador: Victor Juliano De Negri
Coorientador: Victor Barasuol (IIT, Itália)
Resumo: A força é o resultado da interação entre dois sistemas mecânicos. Toda vez que ocorre uma interação mecânica, o sistema de atuação troca energia com o meio externo. A dinâmica da interação mecânica pode ser caracterizada por uma impedância mecânica, a qual está intimamente relacionada à elasticidade nas transmissões mecânicas. O incremento da elasticidade é uma maneira de superar os problemas de estabilidade inerentes ao controle de força. Por outro lado, o controle de força é um dos assuntos mais estudados em várias áreas, especialmente na robótica, onde é usado para descrever a interação entre um robô e um entorno desconhecido. Um atuador com transmissão elástica terá uma impedância mecânica menor no porto de interação e, portanto, uma melhor capacidade de reduzir as forças de interação ao encontrar um objeto imprevisível, sendo uma boa opção para sistemas de controle de força. A maioria dos pesquisadores usa elementos mecanicamente flexíveis, como uma mola ou um amortecedor, em série com o atuador a fim de obter a flexibilidade necessária para as suas aplicações. A flexibilidade do sistema pode ser modificada de forma ativa ou passiva. A flexibilidade ativa é alcançada pelo controle realimentado baseado nas medições de força, e a flexibilidade passiva é alcançada inserindo componentes mecânicos flexíveis na transmissão do sistema de atuação. No entanto, nos sistemas de controle de força hidráulica, o comportamento flexível dos componentes mecânicos também pode ser ajustado usando apenas componentes hidráulicos equivalentes. Nesse sentido, o caso hidráulico tem algumas vantagens em comparação com o caso eletromecânico, pois nenhum componente adicional é inserido em série com o atuador. Sendo assim, nenhum espaço adicional é necessário, seja no eixo longitudinal, no caso de atuadores lineares, ou axial, no caso de atuadores rotativos, para incorporar um componente mecânico flexível, reduzindo o espaço necessário para o sistema de atuação. Esta tese visa a mostrar a possibilidade de garantir a flexibilidade requerida usando apenas componentes hidráulicos, fornecendo uma análise matemática que fundamenta a necessidade de adicionar componentes hidráulicos flexíveis e estabelecendo um procedimento de seleção e dimensionamento dos mesmos. Além disso, uma técnica de controle robusta no domínio da frequência é avaliada considerando os problemas intrínsecos do controle de força, tais como variações de parâmetros internos do sistema, incertezas de comportamento dinâmico do entorno, entre outros.
Reference: Pérez, J. A. L. Force Control on Hydraulic Actuators Through Additional Hydraulic Compliance. 2019. 147 p. Tese em Engenharia Mecânica. Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.