\section{Modelo cinemático da Mão Humana}
+Na Figura~\ref{fig:40} está apresentado o modelo de uma mão antropomórfica na forma de cadeia cinemática. Para este modelo, proposto por Aviles, foram consideradas as seguintes restrições \cite{Aviles:2008}:
+
+\begin{enumerate}
+ \item O pulso tem todos os movimentos, portanto possui três graus de liberdade, para efeitos do
+ modelo, todos os dedos podem ser movimentados.
+ \item A articulação Metacarpo falângica (MCP) possui duas juntas de revolução independentes
+ que são mutuamente ortonormais.
+ \item As articulações; distal inter falângica (DIP) e proximal inter falângica (PIP) são juntas de
+ revolução (1GDL).
+
+\end{enumerate}
+
+\begin{figure}[htbp]
+ \centerline{\includegraphics[width=35
+ em]{40}}
+ \caption{Estrutura biomecânica da Mão Humana. Fonte: \cite{Aviles:2008}.}
+ \label{fig:40}
+\end{figure}
+
+%A Figura~\ref{fig:41} apresenta em forma geral os parâmetros geométricos da mão, onde $q_{1}, q_{2}, q_{3}$ $ q_{4m}, q_{5m}, q_{6m}, q_{7m}$, são as variáveis de junta, textit{p} é o comprimento da palma, e $f_{1m}, q_{2m}, q_{3m}$ são os
+%comprimentos das falanges dos dedos.
+%
+%\begin{figure}[htbp]
+% \centerline{\includegraphics[width=18em]{41}}
+% \caption{Parâmetros Geométricos da Mão Humana. Fonte: \cite{Aviles:2008}.}
+% \label{fig:41}
+%\end{figure}
+%
+%\begin{table*}[htbp]
+% \begin{center}
+% \caption{Tabela de Denavit-Hartenberg do indicador proposto por Aviles}
+% \label{tab:5}
+% \begin{tabular}{l|cccc}
+% \hline
+% Junta& $\theta_{i}$ & $a_{i}$ & $d_{i}$ & $\alpha_{i}$ \\
+% \hline
+% 1 & $q_{1}$ & $0$ & $0$ & $90$\\
+% 2 & $q_{2}$ & $0$ & $0$ & $90$\\
+% 3 & $q_{3}$ & p & $0$ & $0$\\
+% 4 & $q_{4m}$ & $0$ & $0$ & $-90$\\
+% 5 & $q_{5m}$ & $f_{1m}$ & $0$ & $0$\\
+% 6 & $q_{6m}$ & $f_{2m}$ & $0$ & $0$\\
+% 7 & $q_{7m}$ & $f_{3m}$ & $0$ & $0$\\
+% \hline
+% \end{tabular}
+% \end{center}
+%\end{table*}
+
+%Baseado na representação de \textit{Denavit-Hartenberg}, mostrada na Tabela~\ref{tab:5} e nos parâmetros apresentados, podem-se obter as matrizes de transformação homogênea para encontrar a posição e orientação na ponta de cada um dos dedos.
+
+A Figura~\ref{fig:dedodh} mostra o modelo de dedo indicador que será utilizado posteriormente como modelo final para os testes e simulações, a Tabela~\ref{tab:97} mostra a representação de Denavit-Hartenberg do modelo em questão.
+
+\begin{figure}[htbp]
+ \centerline{\includegraphics[width=5em]{dedodh}}
+ \caption{Modelo de dedo utilizado neste trabalho.}
+ \label{fig:dedodh}
+\end{figure}
+
+\begin{table*}[htbp]
+ \begin{center}
+ \caption{Tabela de Denavit-Hartenberg do indicador proposto neste trabalho}
+ \label{tab:97}
+ \begin{tabular}{l|cccc}
+ \hline
+ Junta& $\theta_{i}$ & $a_{i}$ & $d_{i}$ & $\alpha_{i}$ \\
+ \hline
+ 1 & $\theta_{1}$ & $47mm$ & $0$ & $0$\\
+ 2 & $\theta_{2}$ & $27mm$ & $0$ & $0$\\
+ 3 & $\theta_{3}$ & $26mm$ & $0$ & $0$\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \end{center}
+\end{table*}
+
\subsection{Modelo cinemático de cadeias cinemáticas abertas}
-A modelagem do sistema articular da mão humana é baseado na metodologia utilizada para
-modelagem de manipuladores robóticos, juntamento com os atuadores e sistemas de transmissão
-mecânica. Neste trabalho será apresentada uma das representações que podem ser utilizadas para a modelagem cinemática de manipuladores robóticos e analogamente as articulações dos dedos da mão, a representação de Denavit-Hartenberg.
+A modelagem do sistema articular da mão humana é baseado na metodologia utilizada para modelagem de manipuladores robóticos, juntamento com os atuadores e sistemas de transmissão mecânica. Neste trabalho será apresentada uma das representações que podem ser utilizadas para a modelagem cinemática de manipuladores robóticos e analogamente as articulações dos dedos da mão, a representação de Denavit-Hartenberg.
\subsection{Representação de Denavit-Hartenberg}
-\subsection{Regras Básicas da Convenção de Denavit-Hartenberg}
+As regras básicas da convenção de Denavit-Hartenberg, segundo \cite{Fu:1987} são:
\begin{enumerate}
\item $\hat{Z}_{i-1}$ está ao longo do eixo da junta $i$.
\item $\hat{Y}_{i}$ completa o sistema.
\end{enumerate}
-\subsection{Atribuição dos Sistemas de Coordenadas}
-
-\textbf{Sistema de coordenadas da base:} Deve-se estabelecer o sistema de coordenadas da base \{$\hat{X}_{0}$,$\hat{Y}_{0}$,$\hat{Z}_{0}$\} na base de apoio do robô, com o eixo $\hat{Z}_{0}$ sobre o eixo da junta 1 e apontando para o ``ombro'' do robô. Os demais eixos $\hat{X}_{0}$ e $\hat{Y}_{0}$ podem ser convenientemente definidos, desde que formem um sistema ortonormal.
-\textbf{Sistema de coordenadas dos elos: Eixo da junta: Deve-se alinhar $\hat{Z}_{i}$} com o eixo da junta $i+1$ sendo ela rotacional ou prismática.
-\textbf{Origem do sistema $i$:} Deve-se localizar a origem do sistema $i$, na intersecção de $\hat{Z}_{i}$ e $\hat{Z}_{i-1}$ ou na intersecção da normal comum a $\hat{Z}_{i}$ e $\hat{Z}_{i-1}$ e o eixo $\hat{Z}_{i}$.
-
-\textbf{Eixo $\hat{X}_{i}$:} $\hat{X}_{i}= \pm \hat{Z}_{i-1}\times \hat{Z}_{i}$ ou sobre a normal comum entre $\hat{Z}_{i-1}$ e $\hat{Z}_{i}$, se eles forem paralelos.
-
-\textbf{Eixo $\hat{Y}_{i}$:} $\hat{Y}_{i}= + \hat{Z}_{i}\times \hat{X}_{i}$ para completar o sistema.
+%\textbf{Sistema de coordenadas da base:} Deve-se estabelecer o sistema de coordenadas da base \{$\hat{X}_{0}$,$\hat{Y}_{0}$,$\hat{Z}_{0}$\} na base de apoio do robô, com o eixo $\hat{Z}_{0}$ sobre o eixo da junta 1 e apontando para o ``ombro'' do robô. Os demais eixos $\hat{X}_{0}$ e $\hat{Y}_{0}$ podem ser convenientemente definidos, desde que formem um sistema ortonormal.
+%
+%\textbf{Sistema de coordenadas dos elos: Eixo da junta: Deve-se alinhar $\hat{Z}_{i}$} com o eixo da junta $i+1$ sendo ela rotacional ou prismática.
+%
+%\textbf{Origem do sistema $i$:} Deve-se localizar a origem do sistema $i$, na intersecção de $\hat{Z}_{i}$ e $\hat{Z}_{i-1}$ ou na intersecção da normal comum a $\hat{Z}_{i}$ e $\hat{Z}_{i-1}$ e o eixo $\hat{Z}_{i}$.
-\textbf{Sistema de coordenadas $n$ :} Na maioria dos casos a $n$-ésima junta é rotacional. Deve-se alinhar $\hat{Z}_{n}$ na mesma direção de $\hat{Z}_{n-1}$, apontando para fora do robô. Deve-se, também, alinhar $\hat{X}_{n}$ de forma que seja normal a $\hat{Z}_{n-1}$ e $\hat{Z}_{n}$. $\hat{Y}_{n}$ apenas completa o sistema.
+%\textbf{Eixo $\hat{X}_{i}$:} $\hat{X}_{i}= \pm \hat{Z}_{i-1}\times \hat{Z}_{i}$ ou sobre a normal comum entre $\hat{Z}_{i-1}$ e $\hat{Z}_{i}$, se eles forem paralelos.
+%
+%\textbf{Eixo $\hat{Y}_{i}$:} $\hat{Y}_{i}= + \hat{Z}_{i}\times \hat{X}_{i}$ para completar o sistema.
+%
+%\textbf{Sistema de coordenadas $n$ :} Na maioria dos casos a $n$-ésima junta é rotacional. Deve-se alinhar $\hat{Z}_{n}$ na mesma direção de $\hat{Z}_{n-1}$, apontando para fora do robô. Deve-se, também, alinhar $\hat{X}_{n}$ de forma que seja normal a $\hat{Z}_{n-1}$ e $\hat{Z}_{n}$. $\hat{Y}_{n}$ apenas completa o sistema.
\textbf{Parâmetros das juntas e elos:}
\begin{itemize}
\label{fig:dh}
\end{figure}
-\subsection{Transformação entre \textit{Frames} a partir dos Parâmetros de Denavit-Hartenberg}
-
-Da definição dos parâmetros de Denavit-Hartenberg, pode-se perceber que um ponto $P_i$, expresso no sistema de coordenadas $i$, pode ser expresso no sistema de coordenadas $i?1$ realizando-se a seguinte sequência de transformações:
-
-\begin{enumerate}
- \item \textbf{Rotação} de um ângulo $\alpha_i$ em torno de $\hat{X}_{i}$, para alinhar $\hat{Z}_{i-1}$ e $\hat{Z}_{i}$.
- \begin{equation}
- R_x(\alpha_i)=\begin{bmatrix}
- 1 & 0& 0& 0\\
- 0& \cos\alpha_i& -\sin\alpha_i& 0\\
- 0& \sin\alpha_i& \cos\alpha_i& 0\\
- 0& 0& 0& 1
- \end{bmatrix}
- \end{equation}
-
- \item \textbf{Translação} de $a_i$ ao longo de $\hat{X}_{i}$ para tornar os eixos $\hat{Z}$ coincidentes.
- \begin{equation}
- D_x(a_i)=\begin{bmatrix}
- 1 & 0 & 0& a_i\\
- 0& 1& 0& 0\\
- 0& 0& 1& 0\\
- 0& 0& 0& 1
- \end{bmatrix}
- \end{equation}
-
- \item \textbf{Translação} de $d_i$ ao longo de $\hat{Z}_{i-1}$ para tornar as origens coincidentes.
- \begin{equation}
- D_z(d_i)=\begin{bmatrix}
- 1 & 0& 0& 0\\
- 0 & 1& 0&0\\
- 0& 0& 1& d_i\\
- 0& 0& 0& 1
- \end{bmatrix}
- \end{equation}
-
- \item \textbf{Rotação} de ângulo $\theta_i$ em torno de $\hat{Z}_{i-1}$, para alinhar $\hat{X}_{i-1}$ com $\hat{X}_{i}$.
- \begin{equation}
- R_z(\theta_i)=\begin{bmatrix}
- \cos\theta_i & -\sin\theta_i & 0& 0\\
- \sin\theta_i & \cos\theta_i & 0& 0\\
- 0& 0& 1& 0\\
- 0& 0& 0& 1
- \end{bmatrix}
- \end{equation}
-\end{enumerate}
-
-Logo,
+Para realizar a transformação entre \textit{frames} a partir dos parâmetros de Denavit-Hartenberg, considerando, por exemplo, que um ponto $P_i$, expresso no sistema de coordenadas $i$, seja expresso no sistema de coordenadas ${i-1}$ deve-se utilizar a sequência de transformações da equação~\ref{eq:frametransform} e por fim a matriz de transformação da equação~\ref{eq:frametransform2}. O sequenciamento das rotações e translações, junto com suas respectivas descrições estão apresentadas no trabalho de \cite{Fu:1987}.
+
+%Da definição dos parâmetros de Denavit-Hartenberg, pode-se perceber que um ponto $P_i$, expresso no sistema de coordenadas $i$, pode ser expresso no sistema de coordenadas $i?1$ realizando-se a seguinte sequência de transformações:
+
+%\begin{enumerate}
+% \item \textbf{Rotação} de um ângulo $\alpha_i$ em torno de $\hat{X}_{i}$, para alinhar $\hat{Z}_{i-1}$ e $\hat{Z}_{i}$.
+% \begin{equation}
+% R_x(\alpha_i)=\begin{bmatrix}
+% 1 & 0& 0& 0\\
+% 0& \cos\alpha_i& -\sin\alpha_i& 0\\
+% 0& \sin\alpha_i& \cos\alpha_i& 0\\
+% 0& 0& 0& 1
+% \end{bmatrix}
+% \end{equation}
+%
+% \item \textbf{Translação} de $a_i$ ao longo de $\hat{X}_{i}$ para tornar os eixos $\hat{Z}$ coincidentes.
+% \begin{equation}
+% D_x(a_i)=\begin{bmatrix}
+% 1 & 0 & 0& a_i\\
+% 0& 1& 0& 0\\
+% 0& 0& 1& 0\\
+% 0& 0& 0& 1
+% \end{bmatrix}
+% \end{equation}
+%
+% \item \textbf{Translação} de $d_i$ ao longo de $\hat{Z}_{i-1}$ para tornar as origens coincidentes.
+% \begin{equation}
+% D_z(d_i)=\begin{bmatrix}
+% 1 & 0& 0& 0\\
+% 0 & 1& 0&0\\
+% 0& 0& 1& d_i\\
+% 0& 0& 0& 1
+% \end{bmatrix}
+% \end{equation}
+%
+% \item \textbf{Rotação} de ângulo $\theta_i$ em torno de $\hat{Z}_{i-1}$, para alinhar $\hat{X}_{i-1}$ com $\hat{X}_{i}$.
+% \begin{equation}
+% R_z(\theta_i)=\begin{bmatrix}
+% \cos\theta_i & -\sin\theta_i & 0& 0\\
+% \sin\theta_i & \cos\theta_i & 0& 0\\
+% 0& 0& 1& 0\\
+% 0& 0& 0& 1
+% \end{bmatrix}
+% \end{equation}
+%\end{enumerate}
\begin{equation}
+\label{eq:frametransform}
{}^{i-1}T_i=R_z(\theta_i)D_z(d_i)D_x(a_i)R_x(\alpha_i)=\begin{bmatrix}
\cos\theta_i & -\cos\alpha_i\sin\theta_i & \sin\alpha_i\sin\theta_i & a_i\cos\theta_i\\
\sin\theta_i & \cos\alpha_i\cos\theta_i & -\sin\alpha_i\cos\theta_i & a_i\sin\theta_i\\
\noindent e, portanto,
\begin{equation}
+\label{eq:frametransform2}
\left [{}^{i-1}T_i\right ]^{-1}={}^{i}T_{i-1}=\begin{bmatrix}
\cos\theta_i & \sin\theta_i & 0 & -a_i\\
-\cos\alpha_i\sin\theta_i & \cos\alpha_i\cos\theta_i & \sin\alpha_i & -d_i\sin\alpha_i\\
%
%Cada uma dessas quatro operações pode ser expressa através de uma matriz homogênea de rotação-translação, e o produto destas quatro matrizes de transformações elementares produzem uma matriz de transformação homogênea composta $_{ }^{i-1}\textrm{\textit{A}}$ , conhecida como matriz de
%transformação de Denavit-Hartenberg, para sistemas de coordenadas adjacentes, $i$ e $i-1$:
-\subsection{Exemplo de aplicação da Convenção de Denavit-Hartenberg em Mão Humana}
-Na Figura~\ref{fig:40} é apresentado o modelo de uma mão antropomórfica na forma de cadeia
-cinemática e sua representação em Denavit-Hartenberg será mostrada a seguir, de acordo com os graus de mobilidade de cada uma das articulações. No entanto,
-para este modelo, proposto por Aviles, foram consideradas as seguintes restrições \cite{Aviles:2008}:
-
-\begin{enumerate}
- \item O pulso tem todos os movimentos, portanto possui três graus de liberdade, para efeitos do
- modelo, todos os dedos podem ser movimentados.
- \item A articulação Metacarpo falângica (MCP) possui duas juntas de revolução independentes
- que são mutuamente ortonormais.
- \item As articulações; distal inter falângica (DIP) e proximal inter falângica (PIP) são juntas de
- revolução (1GDL).
-
-\end{enumerate}
-
-\begin{figure}[htbp]
- \centerline{\includegraphics[width=35
- em]{40}}
- \caption{Estrutura biomecânica da Mão Humana. Fonte: \cite{Aviles:2008}.}
- \label{fig:40}
-\end{figure}
-
-A Figura~\ref{fig:41} apresenta em forma geral os parâmetros geométricos da mão, onde $q_{1}, q_{2}, q_{3}$ $ q_{4m}, q_{5m}, q_{6m}, q_{7m}$, são as variáveis de junta, textit{p} é o comprimento da palma, e $f_{1m}, q_{2m}, q_{3m}$ são os
-comprimentos das falanges dos dedos.
-
-\begin{figure}[htbp]
- \centerline{\includegraphics[width=18em]{41}}
- \caption{Parâmetros Geométricos da Mão Humana. Fonte: \cite{Aviles:2008}.}
- \label{fig:41}
-\end{figure}
-
-\begin{table*}[htbp]
- \begin{center}
- \caption{Tabela de Denavit-Hartenberg do indicador proposto por Aviles}
- \label{tab:5}
- \begin{tabular}{l|cccc}
- \hline
- Junta& $\theta_{i}$ & $a_{i}$ & $d_{i}$ & $\alpha_{i}$ \\
- \hline
- 1 & $q_{1}$ & $0$ & $0$ & $90$\\
- 2 & $q_{2}$ & $0$ & $0$ & $90$\\
- 3 & $q_{3}$ & p & $0$ & $0$\\
- 4 & $q_{4m}$ & $0$ & $0$ & $-90$\\
- 5 & $q_{5m}$ & $f_{1m}$ & $0$ & $0$\\
- 6 & $q_{6m}$ & $f_{2m}$ & $0$ & $0$\\
- 7 & $q_{7m}$ & $f_{3m}$ & $0$ & $0$\\
- \hline
- \end{tabular}
- \end{center}
-\end{table*}
-
-Baseado na representação de \textit{Denavit-Hartenberg}, mostrada na Tabela~\ref{tab:5} e nos parâmetros apresentados, podem-se obter as matrizes de transformação homogênea para encontrar a posição e orientação na ponta de cada um dos dedos.
-
-A Figura~\ref{fig:dedodh} mostra o modelo de dedo indicador que será utilizado posteriormente como modelo final para os testes e simulações, a Tabela~\ref{tab:97} mostra a representação de Denavit-Hartenberg do modelo em questão.
-
-\begin{figure}[htbp]
- \centerline{\includegraphics[width=5em]{dedodh}}
- \caption{Modelo de dedo utilizado neste trabalho.}
- \label{fig:dedodh}
-\end{figure}
-
-\begin{table*}[htbp]
- \begin{center}
- \caption{Tabela de Denavit-Hartenberg do indicador proposto neste trabalho}
- \label{tab:97}
- \begin{tabular}{l|cccc}
- \hline
- Junta& $\theta_{i}$ & $a_{i}$ & $d_{i}$ & $\alpha_{i}$ \\
- \hline
- 1 & $\theta_{1}$ & $47mm$ & $0$ & $0$\\
- 2 & $\theta_{2}$ & $27mm$ & $0$ & $0$\\
- 3 & $\theta_{3}$ & $26mm$ & $0$ & $0$\\
- \hline
- \end{tabular}
- \end{center}
-\end{table*}
\section{Representação Denavit-Hartenberg Modificado}
\item $\hat{Y}_{i}$ completa o sistema.
\end{enumerate}
-\subsection{Atribuição dos Sistemas de Coordenadas}
-
-\textbf{Sistema de coordenadas da base:} Deve-se estabelecer o sistema de coordenadas da base \{$\hat{X}_{0}$,$\hat{Y}_{0}$,$\hat{Z}_{0}$\} na base de apoio do robô, de tal forma que o sistema \{0\} fique alinhado com o sistema \{1\} quando a variável de unta 1 for zero.
+%\subsection{Atribuição dos Sistemas de Coordenadas}
-\textbf{Sistema de coordenadas dos elos: Eixo da junta: Deve-se alinhar $\hat{Z}_{i}$} com o eixo da junta $i$ sendo ela rotacional ou prismática.
-
-\textbf{Origem do sistema $i$:} Deve-se localizar a origem do sistema $i$, na intersecção de $\hat{Z}_{i}$ e $\hat{Z}_{i+1}$ ou na intersecção da normal comum a $\hat{Z}_{i}$ e $\hat{Z}_{i+1}$ com o eixo $\hat{Z}_{i}$.
-
-\textbf{Eixo $\hat{X}_{i}$:} $\hat{X}_{i}= \pm \hat{Z}_{i}\times \hat{Z}_{i+1}$ ou sobre a normal comum entre $\hat{Z}_{i}$ e $\hat{Z}_{i+1}$.
-
-\textbf{Eixo $\hat{Y}_{i}$:} $\hat{Y}_{i}= + \hat{Z}_{i}\times \hat{X}_{i}$ para completar o sistema.
-
-\textbf{Sistema de coordenadas $n$ :}$\hat{Z}_{n}$ é o eixo da junta $n$. A origem e o eixo $\hat{X}_{n}$ podem ser definidos livremente. De modo geral, para fazer com que os parâmetros dos elos sejam zero, alinha-se $\hat{X}_{n}$ na mesma direção que $\hat{X}_{n-1}$, apontando para fora do robô. $\hat{Y}_{n}$ apenas completa o sistema.
+%\textbf{Sistema de coordenadas da base:} Deve-se estabelecer o sistema de coordenadas da base \{$\hat{X}_{0}$,$\hat{Y}_{0}$,$\hat{Z}_{0}$\} na base de apoio do robô, de tal forma que o sistema \{0\} fique alinhado com o sistema \{1\} quando a variável de unta 1 for zero.
+%
+%\textbf{Sistema de coordenadas dos elos: Eixo da junta: Deve-se alinhar $\hat{Z}_{i}$} com o eixo da junta $i$ sendo ela rotacional ou prismática.
+%
+%\textbf{Origem do sistema $i$:} Deve-se localizar a origem do sistema $i$, na intersecção de $\hat{Z}_{i}$ e $\hat{Z}_{i+1}$ ou na intersecção da normal comum a $\hat{Z}_{i}$ e $\hat{Z}_{i+1}$ com o eixo $\hat{Z}_{i}$.
+%
+%\textbf{Eixo $\hat{X}_{i}$:} $\hat{X}_{i}= \pm \hat{Z}_{i}\times \hat{Z}_{i+1}$ ou sobre a normal comum entre $\hat{Z}_{i}$ e $\hat{Z}_{i+1}$.
+%
+%\textbf{Eixo $\hat{Y}_{i}$:} $\hat{Y}_{i}= + \hat{Z}_{i}\times \hat{X}_{i}$ para completar o sistema.
+%
+%\textbf{Sistema de coordenadas $n$ :}$\hat{Z}_{n}$ é o eixo da junta $n$. A origem e o eixo $\hat{X}_{n}$ podem ser definidos livremente. De modo geral, para fazer com que os parâmetros dos elos sejam zero, alinha-se $\hat{X}_{n}$ na mesma direção que $\hat{X}_{n-1}$, apontando para fora do robô. $\hat{Y}_{n}$ apenas completa o sistema.
\textbf{Parâmetros das juntas e elos:}
\begin{itemize}
\label{fig:dhmod}
\end{figure}
-\subsection{Transformação entre \textit{Frames} a partir dos Parâmetros de Denavit-Hartenberg Modificados}
-
-Da definição dos parâmetros de Denavit-Hartenberg modificados, pode-se perceber que um ponto $P_i$, expresso no sistema de coordenadas $i$, pode ser expresso no sistema de coordenadas $i?1$ realizando-se a seguinte sequência de transformações:
-
-\begin{enumerate}
- \item \textbf{Translação} de $d_i$ ao longo de $\hat{Z}_{i}$.
- \begin{equation}
- D_z(d_i)=\begin{bmatrix}
- 1 & 0& 0& 0\\
- 0 & 1& 0&0\\
- 0& 0& 1& d_i\\
- 0& 0& 0& 1
- \end{bmatrix}
- \end{equation}
-
- \item \textbf{Rotação} de um ângulo $\theta_i$ em torno de $\hat{Z}_{i}$, para alinhar $\hat{X}_{i}$ com $\hat{X}_{i-1}$.
- \begin{equation}
- R_z(\theta_i)=\begin{bmatrix}
- \cos\theta_i & -\sin\theta_i & 0& 0\\
- \sin\theta_i & \cos\theta_i & 0& 0\\
- 0& 0& 1& 0\\
- 0& 0& 0& 1
- \end{bmatrix}
- \end{equation}
-
- \item \textbf{Translação} de $a_{i-1}$ ao longo de $\hat{X}_{i-1}$ para tornar as origens coincidentes.
- \begin{equation}
- D_x(a_{i-1})=\begin{bmatrix}
- 1 & 0 & 0& a_{i-1}\\
- 0& 1& 0& 0\\
- 0& 0& 1& 0\\
- 0& 0& 0& 1
- \end{bmatrix}
- \end{equation}
-
- \item \textbf{Rotação} de um ângulo $\alpha_{i-1}$ em torno de $\hat{X}_{i-1}$, para alinhar $\hat{Z}_{i}$ com $\hat{Z}_{i-1}$.
- \begin{equation}
- R_x(\alpha_i)=\begin{bmatrix}
- 1 & 0& 0& 0\\
- 0& \cos\alpha_{i-1}& -\sin\alpha_{i-1}& 0\\
- 0& \sin\alpha_{i-1}& \cos\alpha_{i-1}& 0\\
- 0& 0& 0& 1
- \end{bmatrix}
- \end{equation}
-
-\end{enumerate}
-
-Logo,
+Para realizar a transformação entre \textit{frames} a partir dos parâmetros de Denavit-Hartenberg modificados, considerando que, por exemplo, um ponto $P_i$, expresso no sistema de coordenadas $i$, seja expresso no sistema de coordenadas ${i-1}$, deve-se utilizar a sequência de rotações da equação~\ref{eq:transfframemod}. A descrição completa das matrizes de translação e rotação estão devidamente apresentadas no trabalho de \cite{Craig:1989}.
+
+%Da definição dos parâmetros de Denavit-Hartenberg modificados, pode-se perceber que um ponto $P_i$, expresso no sistema de coordenadas $i$, pode ser expresso no sistema de coordenadas $i?1$ realizando-se a seguinte sequência de transformações:
+
+%\begin{enumerate}
+% \item \textbf{Translação} de $d_i$ ao longo de $\hat{Z}_{i}$.
+% \begin{equation}
+% D_z(d_i)=\begin{bmatrix}
+% 1 & 0& 0& 0\\
+% 0 & 1& 0&0\\
+% 0& 0& 1& d_i\\
+% 0& 0& 0& 1
+% \end{bmatrix}
+% \end{equation}
+%
+% \item \textbf{Rotação} de um ângulo $\theta_i$ em torno de $\hat{Z}_{i}$, para alinhar $\hat{X}_{i}$ com $\hat{X}_{i-1}$.
+% \begin{equation}
+% R_z(\theta_i)=\begin{bmatrix}
+% \cos\theta_i & -\sin\theta_i & 0& 0\\
+% \sin\theta_i & \cos\theta_i & 0& 0\\
+% 0& 0& 1& 0\\
+% 0& 0& 0& 1
+% \end{bmatrix}
+% \end{equation}
+%
+% \item \textbf{Translação} de $a_{i-1}$ ao longo de $\hat{X}_{i-1}$ para tornar as origens coincidentes.
+% \begin{equation}
+% D_x(a_{i-1})=\begin{bmatrix}
+% 1 & 0 & 0& a_{i-1}\\
+% 0& 1& 0& 0\\
+% 0& 0& 1& 0\\
+% 0& 0& 0& 1
+% \end{bmatrix}
+% \end{equation}
+%
+% \item \textbf{Rotação} de um ângulo $\alpha_{i-1}$ em torno de $\hat{X}_{i-1}$, para alinhar $\hat{Z}_{i}$ com $\hat{Z}_{i-1}$.
+% \begin{equation}
+% R_x(\alpha_i)=\begin{bmatrix}
+% 1 & 0& 0& 0\\
+% 0& \cos\alpha_{i-1}& -\sin\alpha_{i-1}& 0\\
+% 0& \sin\alpha_{i-1}& \cos\alpha_{i-1}& 0\\
+% 0& 0& 0& 1
+% \end{bmatrix}
+% \end{equation}
+%
+%\end{enumerate}
\begin{equation}
+\label{eq:transfframemod}
{}^{i-1}T_i=R_x(\alpha_{i-1})D_x(a_{i-1})R_z(\theta_i)D_z(d_i)=\begin{bmatrix}
\cos\theta_i & -\sin\theta_i & 0 & a_{i-1}\\
\sin\theta_i\cos\alpha_{i-1} & \cos\theta_i\cos\alpha_{i-1} & -\sin\alpha_{i-1} & -\sin\alpha_{i-1}d_i\\
Parâmetro & Valor \\
\hline
Tensão Nominal & \SI{12}{\volt} \\
- Velocidade a Vazio & \SI{10.47198}{\radian\per\second} \\
+ Velocidade a Vazio & \SI{100}{\radian\per\minute} \\
Torque Nominal & \SI{0.1962}{\newton\meter} \\
\hline
\end{tabular}
\chapter{Conclusão}
% Pode-se ter diversos apêndices
- O presente trabalho apresentou todas as etapas do projeto, desenvolvimento e simulação de uma prótese de mão humana, juntamente com a implementação de um controlador PID em simulação, utilizando ROS e o simulador Gazebo.
+O presente trabalho apresentou todas as etapas do projeto, desenvolvimento e simulação de uma prótese de mão humana, juntamente com a implementação de um controlador PID em simulação, utilizando ROS e o simulador Gazebo.
- Inicialmente foi realizado um estudo sobre mãos robóticas e suas principais características e morfologias, o que serviu de inspiração e referência para a definição do modelo simplificado proposto por este trabalho.
+Inicialmente foi realizado um estudo sobre mãos robóticas e suas principais características e morfologias, o que serviu de inspiração e referência para a definição do modelo simplificado proposto por este trabalho.
Foi realizado também, um estudo referente aos mais variados tipos de preensões de mão, quais são os principais e suas devidas funcionalidades.
title="Robotic Grasping of Novel Objects using Vision",
journal="The International Journal of Robotics Research",
volume="27",
+ address="Stanford, CA, USA"
pages="157-173",
year="2008"
}
-@inproceedins{2,
- author="Ch. Borst and M. Fischer and G. Hirzinger",
- title="Grasping the Dice by Dicing the Grasp",
- booktitle="Proceedings of the 2003 IEEE/RSJ Intl. Conference on Intelligent Robots and Systems ",
- pages="3692-3697",
- year="2003"
-}
-
-@article{3,
- author="M. Carroza and P. C. Dario and R. Lazzarini",
- title="An actuator system for a novel biomechatronics prosthetic hand",
- year="2000"
-}
-
-
-@inproceedings{4,
- author="G. Caurin and A. Mirandola and A. Albuquerque",
- title="Manipulation Strategy for an Anthropomorphic robotic hand",
- booktitle="Proceedings of 2004/RSJ Internatinal Conference on Intelligent Robots and Systems",
- year="2004"
-}
-
-@inproceedings{6,
- author="S. Ekval and D. Kragic",
- title="Interactive Grasp Learning Based on Human Demonstration",
- booktitle="Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation",
- year="2004"
-}
-
-@inproceedings{7,
- author="G. El Koura and K. Singh",
- title="Handrix: Animating the Human Hand",
- booktitle="Proceedings of the Eurographics/SIGGRAPH Symposium on Computer Animation",
- year="2003"
-}
-
-@inproceedings{8,
- author="A. Goldenberg ",
- title="Analysis of Force Control Based on Linear Models",
- booktitle="Proceedings of the IEEE International Conference",
- volume="2",
- pages="1348-1353",
- year="1992"
-}
-
-@inproceedings{9,
- author="A. Goldenberg",
- title="Implementation Of Force And Impedance Control In Robot Manipulators",
- booktitle="Proceedings of the IEEE International Conference",
- volume="3",
- year="1988"
-}
-
-@techreport{10,
- author="L. Han and J. Trinkle and Z. Li",
- title="Grasp Analysis as linear Matrix Inequality Problems",
- organization="Texas A \& M University",
- year="1998"
-}
-
-@inproceedings{11,
- author="N. Pollard and V. Zordan",
- title="Physically Based Grasping Control from Example",
- booktitle="Eurographics/ACM SIGGRAPH Symposium on Computer Animation",
- year="2005"
-}
-
-@book{12,
- author="F. Valero and J. Cuevas",
- title="A mathematical approach to the mechanical capabilities of limbs and fingers",
- booktitle="Progress in Motor Control",
- year="2006"
-}
-
-@article{13,
- author="G. Zeng and A. Hemami",
- title="An overview of robot force control",
- journal="Robotica",
- year="1997"
-}
-
-@article{14,
- author="A. and Wege G.",
- title="Development and Control of a Hand Exoskeleton for Rehabilitation of Hand Injuries",
- year="2003"
-}
-
-@inproceedings{15,
- author="Y. Ikuo and K. Takemura and T. Maeno",
- title="Development of a Robot Finger for Fivefingered Hand using Ultrasonic Motors",
- booktitle="Proceedings of the 2003 IEEE/RSJ Intl. Conference on Intelligent Robots and Systems",
- year="2003"
-}
-
@mastersthesis{Pinto:1999,
author="S. Pinto",
title="Projeto, Implementa{\c{c}}{\~a}o e Avalia{\c{c}}{\~a}o de uma {\'O}rtese Funcional Robotizada de M{\~a}o",
year="1999"
}
-@article{Peixoto2017,
- author = {Peixoto, Alberto Monteiro and Zimpel, Sandra Adriana and de Oliveira, Augusto C{\'{e}}sar Alves and Monteiro, Roberto Luiz Souza and Carneiro, Tereza Kelly Gomes},
- doi = {10.1590/1809-2950/17029524042017},
- file = {:C$\backslash$:/Users/Pichau/Desktop/amput.pdf:pdf},
- issn = {2316-9117},
- journal = {Fisioterapia e Pesquisa},
- keywords = {amputation,ap{\'{e}}ndice o prominencia del,cuerpo,disarticulation,en la ocurrencia de,la amputaci{\'{o}}n es un,otro,prevalence,recurso terap{\'{e}}utico,remoci{\'{o}}n de un miembro,resumen,utilizado para realizar la},
- number = {4},
- pages = {378--384},
- title = {{Preval{\^{e}}ncia de amputa{\c{c}}{\~{o}}es de membros superiores e inferiores no estado de Alagoas atendidos pelo SUS entre 2008 e 2015}},
- url = {http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci{\_}arttext{\&}pid=S1809-29502017000400378{\&}lng=pt{\&}tlng=pt},
- volume = {24},
- year = {2017}
-}
-
@article{AN:1979,
author="KN. An and EY. Chao and WP. Cooney and RL. Linscheid",
title="Normative Model of human hand for
biomechanical Analisys",
journal="Journal of biomechanics",
volume="12",
+ address="Rochester, Minnesota, USA",
pages="775-788",
year="1979"
}
@article{Brook:1995,
author="N. Brook and J. Mizrahi and M. Shoham and J. Dayan",
title="A biomechanical model of index finger dynamics",
- journal="Med. Eng. Phys",
+ journal="Medical Engineering and Physics",
+ address="Haifa, Israel",
volume="17",
pages="54-63",
year="1995"
author="M. Bergamasco and M. S. Scattareggia",
title="The Mechanical Design of the MARCUS Prosthetic Hand",
booktitle="IEEE International Workshop on Robot and Human Communication",
+ location="Tokyo, Japan",
pages="95-100",
year="1995"
}
@article{Becker:1986,
author="J. C. Becker and N. V. Thakor and K. V. Gruben",
title="A Study of Humand Hand Tendom Kinematics with applications to Robot Hand Design",
- journal="IEEE",
+ journal="IEEE International Conference on Robotics and Automation",
pages="1540-1545",
+ address="San Francisco, CA, USA",
year="1986"
}
@inproceedings{Biagiotti:2002,
author="L. Biagiotti and F. Lotti and C. Melchiorri and G. Vassura",
title="Design Aspects for Advanced Robot Hands",
- journal="IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems",
+ booktitle="IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems",
+ location=Lausanne, Switzerland,
pages="1-16",
year="2002"
}
author="L. Biagiotti and F. Lotti and C. Melchiorri and G. Vassura",
title="How far is the Human Hand?, A review on Anthropomorphic Robotic End-Effectors",
institution="DEIS (University of Bologna)",
- address="Bologna",
+ address="Bologna, Italy",
year="2004"
}
title="A Kinematic Model of the Human Hand torso Evaluate its Prehensile Capabilities",
journal="Biomechanics Journal",
volume="25",
+ address="Lowell, Massachusetts, USA",
pages="149-162",
year="1992"
}
author="M. Cutkosky",
title="On Grasp Choice, Grasp Models, and the Design of Hands for Manufacturing Tasks",
journal="Robotics and Automation, IEEE Transactions",
+ address="Stanford, CA, USA",
volume="5",
pages="269-279",
year="1989"
@article{Fujii:1998,
author="S. Fujii and D. Nishikawa and H. Yoko",
title="Development of a Prosthetic Hand Using Adaptable Control Method for Human Characteristics",
- journal="IOS Press",
+ journal="Intelligent Autonomous Systems IAS-5",
address="Amsterdam, The Netherlands",
volume="5",
pages="360-376",
author="C. J. Hasser and M. R. Cutkosky",
title="System Identification of the Human Hand Grasping a Haptic Knob",
booktitle="Proceedings of the 10th Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems (HAPTICS 2002)",
+ location="Orlando, FL, USA",
year="2002"
}
author="H. A. Hermini",
title="Modelagem, Implementa{\c{c}}{\~{a}}o e Controle de Sistemas Biomec{\^{a}}nicos envolvendo Aspectos Cinem{\'{a}}ticos",
school="Universidade Estadual de Campinas FEM",
- address="Campinas",
+ address="Campinas, SP",
year="2000"
}
author="W. Jimmy and M. Soto and G. Gini",
title="Robotic Hands: Design Review and Proposal of New Design Process",
booktitle="Proceedings Of World Academy Of Science, Engineering And Technology",
+ location="Egypt",
volume="20",
+ pages="57-62",
year="2007"
}
@book{Kapandji:1987,
author="I. A. Kapandji",
title="Fisiologia Articular",
- publisher="Editora Manole LTDA, S\~a Paulo",
+ publisher="Editora Manole LTDA, S\~ao Paulo",
address="S\~ao Paulo",
year="1987"
}
author="M. Nakamura and W. Mendesand and G. Lobato and E. Reichenhein",
title="Sistema {\'{U}}nico de Sa{\'{u}}de (SIH-SUS): uma avalia{\c{c}}{\~{a}}o do seu desempenho para a identifica{\c{c}}{\~{a}}o do near miss materno.",
journal="Cad. Sa{\'{u}}de P{\'{u}}blica.",
+ address="Rio de Janeiro, RJ",
pages="1333-1345",
year="2013"
}
author="F. Aviles",
title="Projeto, Concep{\c{c}}{\~{a}}o, Simula{\c{c}}{\~{a}}o de Preens{\~{a}}o para utiliza{\c{c}}{\~{a}}o em Dispositivos Rob{\'{o}}ticos: Estudo de caso dispositivo Mecatr{\^{o}}nico MUC-1",
school="Universidade Estadual de Campinas",
- address="Campinas-SP",
+ address="Campinas, SP",
year="2008"
}
@article{Kyberd:1995,
author="P. Kyberd and O. E. Holland and P. H. Chappell",
title="MARCUS: A two degree of freedom hand prosthesis with hierarchical grip control",
- journal="IEEE Trans Rehab Eng",
+ journal="IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering",
volume="3",
+ address="Headington, UK",
pages="70-76",
year="1995"
}
author="Datasus",
title="Informa{\c{c}}{\~{o}}es de Sa{\'{u}}de (Tabnet)",
journal="Minist{\'{e}}rio da Sa{\'{u}}de",
- address="Bras{\'{i}}lia-DF",
+ address="Bras{\'{i}}lia, DF",
year="2016"
}
author="C. M. Light and P. H. Chappell",
title="The development of an advanced multi-axis myoprosthesis and controller",
booktitle="Proceedings of the MEC99",
+ location="Southampton, UK"
pages="70-76",
year="1999"
}
title="Robot Hands and the Mechanics of Manipulation",
series="The MIT Press Series in Artificial Intelligence",
publisher="MIT",
+ address="Cambridge, MA, USA",
year="1985"
}
author="D. Magee",
title="Orthopedic Physical Assessment",
publisher="W. B. Saunders",
+ address= "Philadelphia, USA",
edition="3th edition",
year="1997"
}
author="P. Parada and M. Ceccarelli and E. Rodriguez",
title="A Methodology for the Design of Robotic Hands with Multiple Fingers",
journal="International Journal of Advanced Robotic Systems",
+ address="Merida, Venezuela",
volume="5",
year="2008"
}
title="A New Ultralight Anthropomorphic Hand",
booktitle="Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2001",
volume="3",
+ location="Seoul, South Korea",
pages="2437-2441",
year="2001"
}
@article{Schulz:2005,
author="S. Schulz and C. Pylatiuk and M. Reischl and J. Martin and R. Mikut and G. Bretthauer",
title="A hydraulically driven multifunctional prosthetic hand",
- journal="Robotica",
+ journal="Robotica - Cambridge University Press",
volume="23",
+ address="Cambrigde, UK",
pages="293-299",
year="2005"
}
author="G. L. Taylor and R. J. Schwartz",
title="The Anatomy and Mechanics of the Human Hand",
journal="Artificial Limbs",
+ address="Oakland, California, USA",
volume="2",
pages="22-35",
year="1955"
}
-@techreport{Peixoto:2017,
+@inproceedings{Peixoto:2017,
author="A. Peixoto and S. Zimpel and A. Oliveira and R. Monteiro and T. Carneiro",
title="Preval{\^{e}}ncia de amputa{\c{c}}{\~{o}}es de membros superiores e inferiores no estado de Alagoas atendidos pelo SUS entre 2008 e 2015",
- organization="Universidade Estadual de Ci{\^{e}}ncias da Sa{\'{u}}de de Alagoas (Uncisal)",
- address="Macei{\'{o}} (AL) - Brasil.",
+ booktitle="Fisioterapia e Pesquisa"
+ location="Macei{\'{o}}, AL",
pages="378-384",
year="2017"
}
author="Y. Matsuoka",
title="Embodiment and Manipulation Learning Process for a Humanoid Hand",
organization="Massachusetts Institute of Technology",
+ address="Cambridge, MA, USA",
year="1995"
}
-@article{Linden:1995,
+@incollection{Linden:1995,
+ crossref="Trombly:1995",
author="C. A. Linden and C. A. Trombly",
title="Orthoses: Kinds and Purposes",
- journal="Occupational Therapy for Physical Dysfunction",
+ booktitle="Occupational Therapy for Physical Dysfunction",
volume="4",
+ pages="551-581"
+}
+
+@book{Trombly:1995,
+ author="C. A. Trombly",
+ title="Occupational Therapy for Physical Dysfunction",
+ volume="4",
+ publisher="Baltimore : Williams and Wilkins",
+ address="Baltimore, Maryland, USA",
year="1995"
}
title="Restoration of Functional Control by Electrical Stimulation in the Upper Extremity of the Quadriplegic Patient",
journal=" Journal of Bone and Joint Surgery",
volume="70A",
+ address="Cleveland, Ohio, USA",
pages="441-447",
year="1988"
}
author="D. Popescu and M. Ivanescu and R. Popescu and A. Bumbea",
title="Post-Stroke Assistive Rehabilitation Robotic Gloves",
booktitle="Proceedings of the International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering",
+ location="Iasi, Romania",
year="2016"
}
author="J. Kawashimo and Y. Yamanoi and R. Kato",
title="Development of Easily Wearable Assistive Device with Elastic Exoskeleton for Paralyzed Hand",
booktitle="Proceedings of the 26th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication",
- address="Lisbon, Portugal",
+ location="Lisbon, Portugal",
year="2017"
}
author="Y. Yun and P. Esmatloo and A. Serrato and C. Merring and A. Deshpande",
title="Methodologies for determining minimal grasping requirements and sensor locations for sEMG-based assistive hand orthosis for SCI patients",
booktitle="Proceedings of the International Conference on Rehabilitation Robotics (ICORR)",
- address="London, {UK}",
+ location="London, UK",
pages="17-20",
- month="",
year="2017"
}
type="Disserta{\c c}{\~a}o (Mestrado em Engenharia El{\'e}trica)",
note="Orientador: Walter Fetter Lages"
}
+
+@book{Fu:1987,
+ author = "Fu, King Sun and Gonzalez, R. C. and Lee, C. S. G.",
+ title = "Robotics: Control, Sensing, Vision, and Intelligence",
+ publisher = "McGraw-Hill, Inc.",
+ volume= "1",
+ address = "New York, NY, USA",
+ year = "1987"
+}
+
+@book{Craig:1989,
+ author = "Craig, John J.",
+ title = "Introduction to Robotics: Mechanics and Control",
+ edition = "2nd",
+ publisher = "Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc.",
+ address = "Boston, MA, USA",
+ year = "1989"
+}
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