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Type: Tese de Doutorado
Title: Projeto e implementação de um acionamento elétrico embarcado para auxílio à tração humana em sistemas de transporte de carga
Authors: Leonardo Adolpho Rodrigues da Silva
First Advisor: Braz de Jesus Cardoso Filho
Abstract: A presente tese de doutorado apresenta uma metodologia completa para o projeto e síntese de uma solução para o auxílio à pessoas que necessitem deslocar cargas em atividades pro- ssionais ou cotidianas. Essa solução agrega a capacidade de produção de força mecânica de acionamentos elétricos com a capacidade do cérebro humano para determinação das referências de trajetória que são impostas ao acionamento. Como o acionamento elétrico se encontra embarcado em um veículo, o mesmo é qualicado como um robô e, nessa abordagem, a solução apresentada se congura como um sistema de cooperação homem-robô. Para o projeto e constru ção de tal sistema, foram avaliados os danos músculo-esqueléticos provocados à saúde de trabalhadores que trabalham com deslocamento humano de cargas, bem como foram avaliados os trabalhos que conotam o estado da arte na tecnologia de cooperação homem-robô. Dessa última avaliação observou-se que os sistemas de cooperação possuem estrutura construtiva muito cara, capacidade máxima de carga muito baixa ou mesmo descartam opções de projeto que priorizem o conforto sentido pela pessoa que interage com o veículo. Tais oportunidades de contribuição foram então exploradas através de um projeto detalhado, o qual resultou na especi cação dos elementos de potência que desempenham da maneira mais eciente e econômica as atividades monitoradas em um grupo prossional especíco tomado como cenário exemplo para a metodologia. Destaca-se que nessa metodologia é apresentada uma proposta inovadora para determinação dos conjugados de carga, a qual dispensa a medição de velocidade angular e da inclinação da superfície onde o veículo se move. Para se garantir uma operação segura do Vecarr, o trabalho apresenta a caracterização das dinâmicas de força humana em intenções de empurrar o veículo, bem como a dinâmica de suas pernas. Mediante tal caracterização, foram sintetizadas malhas de controle que permitem diferentes modos operantes para a solução de transporte, sendo tais modos relacionados à priorização de uma dentre duas premissas: o conforto percebido no toque da pessoa que conduz o veículo ou a possibilidade de se desenvolver velocidades nais mais elevadas. Qualquer dessas opções é prontamente adaptável ao veículo, demandando somente intervenções em software ou remoção da célula de carga. Além disso, em qualquer um dos modos operacionais são garantidas as seguintes características: o veículo se desloca pela intenção de movimento de seu condutor, dispensando treinamento especíco; o veículo se mantém parado em superfícies inclinadas, mesmo quando o usuário acopla ou remove carga de sua caçamba; o usuário impõe dinamicamente a velocidade de deslocamento do sistema e o veículo segue tal referência.
Abstract: The current PhD thesis presents a complete methodology applied to project and construction of a solution applied to aid people who need to move loads in professional or daily activities. This solution joins the capacity of electrical drives to produce mechanical force with the human brain's capacity to choose the trajectory references demanded by the drive. Since the electrical drive is embedded into a vehicle, the last is qualied as a robot and, in this approach, the present solution is qualied as a human-robot cooperation system. To project and build this system, it were evaluated the muscle-skeleton diseases committed by people who work with load displacements executed by humans, as it were evaluated the scientic jobs which describe the state-of-art in the human-robot cooperation technology. From the last evaluation, it was observed that the cooperation systems have a very expensive constructive structure, a net load capacity very low or even they are not developed taking into account project options to aid in the comfort perception by the person who interacts with the vehicle. Such contribution opportunities were so explored through a detailed project, which resulted in the rating of power elements capable to develop in the most ecient and economic way the monitored activities done by a specic professional group taken as an example scenario for the methodology. It's highlighted that this methodology presents an innovative approach to determine the load torque, which rejects the necessity to measure the inclination from the surface where the vehicle is moving. To ensure a safety operation to Vecarr, it was researched the force dynamic commands imposed by the human intention to move the vehicle, as the dynamics of the legs movement. From these studies, it were synthesized controllers that enable dierent operational modes to the load transportation solution, being those modes related to the following boundary conditions: the touch comfort sensed by the person that cooperates with the vehicle or the possibility to develop higher nal speeds. Any of those options is readily attachable to the vehicle, demanding just software modications or load cell removal/installation. In any of those operational modes, there are guaranteed the following characteristics: the vehicle is moved by the human intention, dispensing any specic training; the vehicle is kept stopped in inclined surfaces, even when the user embed or remove loads from its chart; the user choose dynamically the vehicle's displacement speed.
Subject: Engenharia elétrica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9X5GVV
Issue Date: 11-Apr-2014
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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