Estudo sobre a viabilidade de utilização de materiais compósitos em manipuladores robóticos indústriais
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
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Alexandre Queiroz Bracarense
Antonio Augusto Torres Maia
Antonio Augusto Torres Maia
Resumo
A utilização de materiais compósitos aumenta cada vez mais, expandindo-se para novas áreas em que antes não se havia interesse e nem sequer possibilidade de aplicação. A alta rigidez e baixa densidade deste tipo de material é o que o torna atraente para utilização em novos designs que buscam otimizar projetos de máquinas novas e radicionais. A grande restrição que existe hoje para a utilização em larga escala destes materiais é o elevado custo que agregam ao projeto quando comparados aos materiais convencionais. Apesar de existir uma ocasional literatura, a aplicação de materiais compósitos em robôs manipuladores industriais se resume a poucos exemplos dentro do âmbito da pesquisa e indústria, sendo os principais aqueles relacionados a projetos singulares que demandam uma combinação de propriedades não obtenível com a utilização de materiais convencionais. Objetivando preencher uma lacuna, este trabalho apresenta um estudo detalhado sobre o impacto ganhos, perdas e custos - da utilização de um material compósito comercial na estrutura de um robô manipulador antropomórfico industrial, avaliando-se as possíveis estratégias de mitigações do investimento.
Abstract
The utilization of composite materials increases rapidly, expanding into new areas in which there was no previously interest and not even possibility of application. The high stiffness and low density of this kind of materials is the core attractive for its employment in new projects that seek to optimize designs of new and traditional machines. The major constraint that exists today for large-scale employment of these materials is the high cost added to the project when compared to conventional materials. Although there is an occasional literature, the application of composite materials in industrial manipulators robot is restricted to few examples within the scope of research and industry, mainly those projects that demand a unique combination of properties not obtainable with the use of conventional materials. Aiming to fill a gap, this paper presents a detailed study on the impact - gains, losses and costs in the employment of a commercial composite material in the structure of an industrial anthropomorphic robot manipulator, evaluating the possible investment mitigation strategies.
Assunto
Engenharia mecânica
Palavras-chave
Simulação computacional, Dinâmica de corpos rígidos, Robôs, Fibra de carbono, Matrix epóxi, Elementos finitos, Automação industrial, Materiais compósitos, Robótica industrial, Dinâmica de manipuladores robóticos, Cast light alloys, Manipuladores