Trabalho Prático - Manipuladores Robóticos - 2023-1

Manipuladores Robóticos DEE-EE-UFMG Prof. M.Sc. Gilmar Pereira da Cruz Júnior Trabalho Pratico Controle do Comau Smart-Six Utilizando Matlab e CoppeliaSim 1 - Introdução: Este trabalho prático é uma avaliação parcial da disciplina de Manipuladores Robóticos ELE-041, que vale 25 pontos. As descrições e procedimentos são apresentados neste documento. O trabalho deverá ser realizado em grupos de 4 ou 5 alunos, organizados previamente. É importante a participação de todos os integrantes do grupo na realização das atividades e escrita do relatório final. A organização das atividades de cada grupo é independente, porém todos serão responsáveis pelo conteúdo apresentado ao final do trabalho e receberão notas iguais. A seguir serão apresentadas as descrições do trabalho, dividido em duas partes: controle por regulação e controle por seguimento de trajetória no Matlab e no CoppeliaSim, a apresentação do modelo de relatório técnico e considerações finais. 2 - Descrição do Trabalho: O trabalho prático consiste na implementação de um controle para o robô manipulador Comau Smart- Six divido em duas partes: controle por regulação e controle por seguimento de trajetória implementados no Matlab e CoppeliaSim utilizando o Robotic Toolbox. Ambas as partes irão necessitar da modelagem do manipulador. Para modelar o robô Comau SmartSix no Robotics Toolbox utilize a convenção de Denavit-Hartenberg, com base nos arquivos “Comau SmartSix - 1 - João Carlos Oliveira Pena.pdf” e “Comau SmartSix - 2 - Mateus Rodrigues Martins.pdf” disponibilizados no moodle. Antes de realizar qualquer tarefa, posicione o robô na configuração inicial [0°, 0°, -90°, 0°, -90°, 0°]. 2.1 - Controle por Regulação: Partindo da configuração inicial, faça o robô alcançar a sequência de posições constantes (dadas em mm), utilizando um controle de regulação, definidas por: a. P0 = [700; 0; 700] b. P1 = [1050; 645; 985] c. P2 = [1050; 645; 340] d. P3 = [1050; -570; 340] e. P4 = [1050; -570; 985] Ao final da sequência, retorne o manipulador para a configuração inicial. Para realizar esta sequência de movimentos de P0 a P4, o robô deve manter uma orientação desejada constante, definida por: f. Rd = [0 0 1; 0 1 0; -1 0 0] 2.2 - Controle por Seguimento de Trajetória: Partindo da posição P4, comandar o robô para realizar 3 círculos no plano YZ, no sentido anti-horário, com centro em Pc = [1050; 75; 645] e raio de 300mm. Utilizar a orientação constante de referência Rd. 2.3 - Comando do Robô Comau virtual, implementado no CoppeliaSim: Ao executar os comandos programados, grave durante a simulação a sequência de posições das juntas (em graus) numa matriz chamada de “q_seq” com 6 linhas (equivalentes às 6 juntas do robô) e n colunas, conforme o número de iterações da simulação. Deixar essa matriz no workspace corrente do Matlab. Para comandar o modelo virtual do robô baixe os “Arquivos para Comunicação do Matlab com o CoppeliaSim (+ modelo do robô) disponível no moodle, e descompactar a pasta. Baixe o CoppeliaSim Robotics versão 4.3.0 e instalar no computador. Link para download: https://www.coppeliarobotics.com/previousVersions. Para executar siga as seguintes intruções: 1. Abrir no CoppeliaSim o arquivo “smartsix.ttt” e dar play; 2. Abrir o arquivo “reproduçãoJuntasCoppelia” no Matlab, e executar o código. Para tal, a matriz “q_seq” deve estar no workspace corrente do Matlab; 3. Verificar a execução da simulação. 3 - Considerações Finais: Para realizar o controle cinemático do robô Comau, utilize a jacobiana geométrica e o erro de orientação dado pela representação eixo-ângulo, de maneira semelhante ao arquivo “control.m” disponibilizado no moodle. Para tal, será necessário utilizar o arquivo auxiliar “rotm2axang2.m”, também disponível moodle nos exemplos do Robotics Toolbox. Os programas deverão ser implementados em Matlab, utilizando a biblioteca “robotic toolbox” de Peter Corke e apresentados na forma de Anexo no relatório final. Ao executar os códigos no Matlab, deve-se registrar os a sequência de posições das juntas do robô e reproduzir-las no manipulador Comau virtual no CoppeliaSim. As imagens da sequência de movimentos deverão ser salvas (matlab e coppeliasim) para serem incluídas no relatório final. Os seguinte gráficos deverão ser plotados com respeito à tarefa executada: i. Posição das juntas; ii. Ação de controle; iii. Erro de Posição e orientação (roll, pitch, yaw); iv. Caminho 3D percorrido pelo manipulador. A estratégia de controle deverá ser apresentada, bem como a prova de estabilidade assintórica do sistema em malha fechada. Os arquivos com o modelo virtual do robô, bem como, exemplos de códigos, estão salvos na pasta “Manupuladores Roboticos - Comau – 2022_2", disponibilizados no moodle. 3 - Relatório Final: O relatório técnico deverá ser desenvolvido em LaTeX, escrito em terceira pessoa e deverá conter as seguintes seções: 1. Introdução 2. Metodologia 3. Resultados 4. Conclusões 5. Referências Bibliográficas 6. Anexos. A entrega do relatório deverá ser feita no moodle até às 23:59 do dia 28/06/2023.