Gostaria de agradecer a todos que sempre me apoiaram e ajudaram a perseguir o meu sonho de me tornar Doutor em Engenharia Mecânica pela Escola Politécnia da USP. Não tenho palavras para descrever o que significa para mim poder estar contribuindo ativamente na exploração das fronteiras do conhecimento.Dentre as várias pessoas que sempre estiveram ao meu lado nesta jornada, gostaria de destacar o meu orientador e amigo Prof. Dr. Tarcisio Antonio Hess Coelho, o qual sempre esteve ao meu lado desde o início da jornada no meio acadêmico, sempre sendo super solícito, me apoiando, e me orientando da melhor maneira possível; meu grande amigo Prof. Dr. Renato Maia Matarazzo Orsino, o qual me introduziu e ensinou o que há de mais sofisticado e eficiente na parte de modelagem de sistemas multicorpos, um conhecimento fundamental para o desenvolvimento desta Tese, também sempre sendo extremamente solícito e me ajudando sempre que podia; aos grandes amigos Eng a . Juliana Martins de Oliveira Fuess e Eng. Victor Pacheco Bartholomeu, os quais participaram ativamente e possibilitaram o desenvolvimento do protótipo de manipulador paralelo que possibilitou adicionar um caráter experimental na Tese desenvolvida; à minha namorada Adriana Marques Cavalcanti, a qual está há mais de 12 anos ao meu lado, sempre me apoiando em todos os momentos e me inspirando a ser cada vez mais uma pessoa melhor; e aos meus pais Antonio Valdec Martins Coutinho e Taïs Borges Garnier, e avó Maria Luiza Borges Garnier, os quais sempre se preocuparam muito comigo, sempre me apoiando e ajudando de todas as maneiras.Por último, mas não menos importante, além dessas pessoas incríveis que tive a oportunidade de conhecer em minha vida, gostaria de destacar meu agradecimento a outras três pessoas maravilhosas que conheci há pouco tempo, que mudaram minha vida, e que tornaram possível a conclusão desta Tese de Doutorado: minha psicóloga Dra. Ana Maria Canzonieri, minha psiquiatra Dra. Letícia Pacheco Lessa, e minha professora de yoga Alessandra Dotto.Muito obrigado a todos, sem vocês nada disso seria possível. " 'Nesta direção', disse o Gato, girando a pata direita, 'mora um Chapeleiro. E nesta direção', apontando com a pata esquerda, 'mora uma Lebre de Março. Visite quem você quiser, são ambos loucos.' 'Mas eu não ando com loucos', observou Alice. 'Oh, você não tem como evitar', disse o Gato, 'somos todos loucos por aqui. Eu sou louco. Você é louca'. 'Como é que você sabe que eu sou louca?', disse Alice. 'Você deve ser', disse o Gato, 'Senão não teria vindo para cá.' " --Lewis Carroll Palavras-Chave -Mecanismos paralelos, Robótica, Modelagem dinâmica, Controle, Controle não linear.
During the last two decades, parallel robots have become more ubiquitous, employed in a great variety of sectors, from food to aerospace industries. In fact, they are much more efficient than their serial counterparts in terms of performing fast motions and consuming less energy. However, due to their mechanical complexity, they present a highly complex non-linear dynamics, which makes the modelling and control tasks difficult. Aiming to improve the performance and robustness of the control laws already used to control this type of mechanisms, this paper proposes two hybrid control techniques. The first hybrid control is derived from the combination of a pure PD control with a modified Sliding Mode control. The second hybrid control, in its turn, combines a pure Computed Torque with the altered Sliding Mode control. The proposed modifications in the Sliding Mode control aim to achieve a considerable reduction of the tracking errors and chattering. A stability analysis of the proposed control techniques and an experimental validation are carried out, comparing the performance of the pure and hybrid control laws in a 5R parallel mechanism. Moreover, simulations are also conducted to evaluate the behaviour of a 3-dof spatial parallel robot, when performing a 3D-path. Analysing the simulations and the experimental results, it is possible to observe a significant reduction of the path tracking and steady-state errors in both hybrid control strategies.
Adaptive balancing means that the mechanical structure of the manipulator is modified in order to achieve the decoupling of dynamic equations. This work deals with a systematic formulation for the adaptive balancing. Basically, two traditional balancing techniques are employed here: the addition of counterweight and counter-rotating disks coupled to the moving links. In addition, the feasibility of the dynamic decoupling for three distinct types of serial manipulators is discussed regarding the achievement of such balancing and the complexity level of the modified mechanical structure. The balancing conditions are developed here for 3-dof spatial and planar open-loop kinematic chain mechanisms, whose topologies are composed of revolute and prismatic joints.
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