Análise e modelagem cinemática de um robô hiper-redundante do tipo snake-arm

Abstract

Este trabalho apresenta uma análise e modelagem cinemática de uma seção de um manipulador robótico do tipo snake-arm. Os objetivos do estudo são definir o espaço alcançável pela extremidade da seção e obter relações entre as posições e os ângulos das juntas. Para tanto, é definido um modelo onde são aplicados os parâmetros de Denavit-Hartemberg e realizada a modelagem cinemática através de simplificações geométricas da estrutura do manipulador. Como resultados, são apresentadas as equações que permitem o controle de uma seção genérica controlada por 4 cabos e com um número n de juntas universais. Os resultados são verificados e validados aplicando-se os ângulos calculados através da cinemática inversa nas equações de cinemática direta. Como apresentação final, a modelagem é aplicada à uma planilha que realiza os cálculos e apresenta os resultados de forma gráfica junto com uma representação simplificada da estrutura do robô.

This work presents a kinematic analysis and modeling of a section of a snake-arm robotic manipulator. The objectives of the study are to define the space reached by the end of the section and obtain relationships between the positions and angles of the joints. For this purpose, a model is defined where the Parameters of Denavit-Hartemberg are applied and kinematic modeling is performed through geometric simplifications of the manipulator structure. As results, the equations that allow the control of a generic section controlled by 4 cables and with an n number of universal joints are presented. The results are verified and validated by applying the angles calculated through inverse kinematics in the equations of direct kinematics. As a final presentation, a model is applied to a spreadsheet that performs the calculations and presents the results graphically along with a simplified representation of the robot structure.