From: Walter Fetter Lages Date: Sun, 10 Mar 2019 23:37:33 +0000 (-0300) Subject: Change kinematic model section structure. X-Git-Url: http://git.ece.ufrgs.br/?a=commitdiff_plain;h=HEAD;p=users%2Fgschmitz%2Fdissertacao.git Change kinematic model section structure. --- diff --git a/dissertacaogabriel.tex b/dissertacaogabriel.tex index 9a75edf..dd72bea 100644 --- a/dissertacaogabriel.tex +++ b/dissertacaogabriel.tex @@ -75,7 +75,7 @@ \DeclareMathOperator{\acos}{acos} \DeclareMathOperator{\atan2}{atan2} -\sisetup{per=slash} +\sisetup{per-mode=symbol} % @@ -609,31 +609,6 @@ Na Figura~\ref{fig:40} est %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. @@ -675,7 +650,8 @@ As regras b \label{fig:dh} \end{figure} -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}. +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 +em \citet{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: @@ -723,7 +699,7 @@ Para realizar a transforma \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} +{}^{i-1}T_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\\ 0& \sin\alpha_i & \cos\alpha_i& d_i\\ @@ -801,12 +777,12 @@ Para realizar a transforma %transformação de Denavit-Hartenberg, para sistemas de coordenadas adjacentes, $i$ e $i-1$: -\section{Representação Denavit-Hartenberg Modificado} +\subsection{Representação Denavit-Hartenberg Modificada} -Uma das críticas usuais à convenção de Denavit-Hartenberg é que a junta $i$ gira (ou desloca-se) em torno (ou ao longo) do eixo $\hat{Z}_{i-1}$. Para contornar este inconveniente, é proposta uma adaptação à convenção de Denavit-Hartenberg que ficou conhecida como Convenção de Denavit-Hartenbert Modificada. A característica principal desta convenção modificada é que a junta $i$ gira -(ou desloca-se) em torno (ou ao longo) do eixo $\hat{Z}_{i}$. - -\subsection{Regras Básicas do Denavit-Hartenberg Modificado} +Uma das críticas usuais à convenção de Denavit-Hartenberg é que a junta $i$ gira (ou desloca-se) em torno (ou ao longo) do eixo $\hat{Z}_{i-1}$. Para contornar este inconveniente, +foi proposta por~\citet{Craig:1989} uma adaptação à convenção de Denavit-Hartenberg que ficou conhecida como Convenção de Denavit-Hartenbert Modificada. A característica principal desta convenção modificada é que a junta $i$ gira +(ou desloca-se) em torno (ou ao longo) do eixo $\hat{Z}_{i}$. As regras básicas da +convenção de Denavit-Hartenberg modificada são: \begin{enumerate} \item $\hat{Z}_{i}$ está ao longo da junta $i$. @@ -838,7 +814,7 @@ Uma das cr \begin{figure}[htbp] \centerline{\includegraphics[width=110mm]{dhmod.png}} - \caption{Parâmetros de Denavit-Hartenberg Modificado.} + \caption{Parâmetros de Denavit-Hartenberg Modificados.} \label{fig:dhmod} \end{figure} @@ -891,7 +867,7 @@ Para realizar a transforma \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} +{}^{i-1}T_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\\ \sin\theta_i\sin\alpha_{i-1}& \cos\theta_i\sin\alpha_{i-1} & \cos\alpha_{i-1}& \cos\alpha_{i-1}d_i\\ @@ -899,71 +875,37 @@ Para realizar a transforma \end{bmatrix} \end{equation} +\subsection{Modelo Cinemático da Miitzhand} - % Livro Introduction to Robotics - Mechanics and Control, Edição 3 - J.J. Craig - (Pasta Gabriel Livros) - Finalizar tradução no arquivo auxiliar - -\section{Modelagem dos atuadores} +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=70mm]{motordc.png}} - \caption{Imagem do atuador utilizado no projeto.} - \label{fig:dcmotor} + \centerline{\includegraphics[width=5em]{dedodh}} + \caption{Modelo de dedo utilizado neste trabalho.} + \label{fig:dedodh} \end{figure} \begin{table*}[htbp] \begin{center} - \caption{Tabela dos Parâmetros de Datasheet do atuador utilizado.} - \label{tab:motorparameters} - \begin{tabular}{l|c} - \hline - Parâmetro & Valor \\ - \hline - Tensão Nominal & \SI{12}{\volt} \\ - Velocidade a Vazio & \SI{100}{\radian\per\minute} \\ - Torque Nominal & \SI{0.1962}{\newton\meter} \\ + \caption{Tabela de Denavit-Hartenberg do indicador proposto neste trabalho} + \label{tab:97} + \begin{tabular}{l|cccc} \hline - \end{tabular} - \end{center} -\end{table*} - -\begin{table*}[htbp] - \begin{center} - \caption{Tabela dos Parâmetros de Medidos do atuador utilizado.} - \label{tab:medmotorparameters} - \begin{tabular}{l|c} - \hline - Parâmetro & Valor \\ + Junta& $\theta_{i}$ & $a_{i}$ & $d_{i}$ & $\alpha_{i}$ \\ \hline - Resistência de Armadura & \SI{12.5}{\ohm} \\ - Corrente a Vazio & \SI{0.0395}{\ampere} \\ - Zona Morta & \SI{0.46}{\volt} \\ - Diâmetro da Polia do Motor & \SI{0.0075}{\meter} \\ - Diâmetro das Polias nas Juntas & \SI{0.014}{\meter} \\ + 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*} -\begin{table*}[htbp] - \begin{center} - \caption{Tabela dos Parâmetros de Calculados referentes ao atuador utilizado.} - \label{tab:calcmotorparameters} - \begin{tabular}{l|c} - \hline - Parâmetro & Valor \\ - \hline - Relação das Polias & 0.535714 \\ - Velocidade Máxima das Juntas & \SI{5.609987}{\radian\per\second} \\ - Torque Nominal nas Juntas & \SI{0.36624}{\newton\meter} \\ - Constante de Armadura & \SI{1.098766}{\volt\second\per\radian} \\ - Constante de Torque & \SI{1.098766}{\newton\meter\per\ampere} \\ - Torque Máximo nas Juntas & \SI{1.968989}{\newton\meter} \\ - Atrito Seco & \SI{0.075478}{\newton\meter} \\ - Atrito Viscoso & \SI{0.336538}{\newton\meter\second\per\radian} \\ - \hline - \end{tabular} - \end{center} -\end{table*} + + % Livro Introduction to Robotics - Mechanics and Control, Edição 3 - J.J. Craig - (Pasta Gabriel Livros) - Finalizar tradução no arquivo auxiliar + +\section{Modelagem dos atuadores} + \begin{figure}[htbp] \centerline{\includegraphics[width=25em]{motorccR}} @@ -1145,6 +1087,68 @@ T(s) = K_T I_a(s) = K_T\frac{V_a(s) - sK_a\Phi_m(s)}{R_a + sL_a} \label{eq:torqu %T_m = \frac{R_aJ_e}{R_af_e + K_aK_T} %\end{eqnarray} +\begin{figure}[htbp] + \centerline{\includegraphics[width=70mm]{motordc.png}} + \caption{Imagem do atuador utilizado.} + \label{fig:dcmotor} +\end{figure} + +\begin{table*}[htbp] + \begin{center} + \caption{Tabela dos Parâmetros de \textit{Datasheet} do Atuador.} + \label{tab:motorparameters} + \begin{tabular}{l|c} + \hline + Parâmetro & Valor \\ + \hline + Tensão Nominal & \SI{12}{\volt} \\ + Velocidade a Vazio & \SI{100}{rpm} \\ + Torque Nominal & \SI{0.1962}{\newton\meter} \\ + \hline + \end{tabular} + \end{center} +\end{table*} + +\begin{table*}[htbp] + \begin{center} + \caption{Tabela dos Parâmetros de Medidos do Atuador.} + \label{tab:medmotorparameters} + \begin{tabular}{l|c} + \hline + Parâmetro & Valor \\ + \hline + Resistência de Armadura & \SI{12.5}{\ohm} \\ + Corrente a Vazio & \SI{0.0395}{\ampere} \\ + Zona Morta & \SI{0.46}{\volt} \\ + Diâmetro da Polia do Motor & \SI{0.0075}{\meter} \\ + Diâmetro das Polias nas Juntas & \SI{0.014}{\meter} \\ + \hline + \end{tabular} + \end{center} +\end{table*} + +\begin{table*}[htbp] + \begin{center} + \caption{Tabela dos Parâmetros de Calculados referentes ao atuador utilizado.} + \label{tab:calcmotorparameters} + \begin{tabular}{l|c} + \hline + Parâmetro & Valor \\ + \hline + Relação das Polias & 0.535714 \\ + Velocidade Máxima das Juntas & \SI{5.609987}{\radian\per\second} \\ + Torque Nominal nas Juntas & \SI{0.36624}{\newton\meter} \\ + Constante de Armadura & \SI{1.098766}{\volt\second\per\radian} \\ + Constante de Torque & \SI{1.098766}{\newton\meter\per\ampere} \\ + Torque Máximo nas Juntas & \SI{1.968989}{\newton\meter} \\ + Atrito Seco & \SI{0.075478}{\newton\meter} \\ + Atrito Viscoso & \SI{0.336538}{\newton\meter\second\per\radian} \\ + \hline + \end{tabular} + \end{center} +\end{table*} + + \chapter{Análise de Preensões de Objetos} Em geral, o movimento de preensão é definido como o a ato voluntário que é efetuado com o dedo dobrado nos três pontos de contato da mão para que o objeto permaneça entre os dedos e a palma, diff --git a/gabs.bib b/gabs.bib index b157d4c..c8a5d11 100644 --- a/gabs.bib +++ b/gabs.bib @@ -3,7 +3,7 @@ title="Robotic Grasping of Novel Objects using Vision", journal="The International Journal of Robotics Research", volume="27", - address="Stanford, CA, USA" + address="Stanford, CA, USA", pages="157-173", year="2008" } @@ -41,7 +41,7 @@ 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", + address="Tokyo, Japan", pages="95-100", year="1995" } @@ -59,7 +59,7 @@ author="L. Biagiotti and F. Lotti and C. Melchiorri and G. Vassura", title="Design Aspects for Advanced Robot Hands", booktitle="IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems", - location=Lausanne, Switzerland, + address="Lausanne, Switzerland", pages="1-16", year="2002" } @@ -106,7 +106,7 @@ 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", + address="Orlando, FL, USA", year="2002" } @@ -122,7 +122,7 @@ 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", + address="Egypt", volume="20", pages="57-62", year="2007" @@ -175,7 +175,7 @@ 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" + address="Southampton, UK", pages="70-76", year="1999" } @@ -228,7 +228,7 @@ title="A New Ultralight Anthropomorphic Hand", booktitle="Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2001", volume="3", - location="Seoul, South Korea", + address="Seoul, South Korea", pages="2437-2441", year="2001" } @@ -256,8 +256,8 @@ @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", - booktitle="Fisioterapia e Pesquisa" - location="Macei{\'{o}}, AL", + booktitle="Fisioterapia e Pesquisa", + address="Macei{\'{o}}, AL", pages="378-384", year="2017" } @@ -309,7 +309,7 @@ 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", + address="Iasi, Romania", year="2016" } @@ -317,15 +317,15 @@ 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", - location="Lisbon, Portugal", + address="Lisbon, Portugal", year="2017" } @inproceedings{Yun: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", + title="Methodologies for determining minimal grasping requirements and sensor addresss for sEMG-based assistive hand orthosis for SCI patients", booktitle="Proceedings of the International Conference on Rehabilitation Robotics (ICORR)", - location="London, UK", + address="London, UK", pages="17-20", year="2017" } @@ -376,9 +376,10 @@ 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" + year = "1987", + series="Industrial Engineering Series", + isbn="0-07-022625-3" } @book{Craig:1989,