Algoritmos evolutivos para solução da cinemática inversa de robôs com até sete graus de liberdade : um estudo da aplicabilidade em processos de mineração.

Abstract

O cálculo da cinemática inversa de um manipulador robótico consiste em determinar a posição das juntas do robô de forma que seu efetuador alcance uma posição e orientação definida. Conforme a arquitetura do robô e a pose desejada, o problema pode possuir uma, múltiplas, inúmeras ou até mesmo nenhuma solução. Essa dissertação apresenta o desenvolvimento e aplicação de técnicas de algoritmos genéticos para determinação da cinemática inversa à de um manipulador robótico de até sete graus de liberdade. Buscando melhor desempenho para a aplicação específica, são investigadas diferentes configurações de algoritmos genéticos, considerando os efeitos da população inicial, número de gerações, métodos de seleção, crossover e mutação. São apresentados também os resultados da ponderação da função objetivo do algoritmo genético para melhorar a eficiência energética da movimentação do robô. Para levar o manipulador ate a pose determinada pelo AG é proposto e implementado um controle de trajetória através das velocidades das juntas, calculadas através de um polinômio de quinto grau. Todas as soluções propostas são simuladas em ambientes virtuais utilizando os manipuladores IRB120 e IRB6700. Para validar a solução com 6DoF, os algoritmos desenvolvidos no MatLab são integrados ao RobotStudio. Já as simulações para validação das soluções de 7DoF e o controle de velocidade são realizadas integrando o MatLab ao CoppeliaSim. Por fim, estão apresentados nessa dissertação testes dos resultados alcançados aplicados em um robô real.