Um robô voador

As pessoas estão familiarizadas com os drones no setor de vídeo profissional e de hobby. Mas poucos sabem que eles também são usados no setor. Eles podem ser usados para chegar a lugares remotos. Se o trabalho do drone for além da inspeção visual, será necessário um drone com um manipulador.

Estudantes da Universidade de Sevilha desenvolveram um robô de manipulação aérea, um drone com um braço robótico. Ele pode ser usado para alcançar áreas de trabalho remotas ou localizadas em grandes altitudes de forma fácil, rápida e econômica. Portanto, eles são adequados para aplicações relacionadas à inspeção e manutenção em cenários como refinarias de petróleo e gás, fábricas de produtos químicos, turbinas eólicas, usinas solares ou linhas de energia. A operação conduzida por um manipulador aéreo geralmente envolve algum tipo de interação física com o ambiente, por exemplo, na execução de tarefas de preensão ou durante a aplicação de forças de contato. A estimativa e o controle das chaves de interação exercidas sobre a plataforma aérea em situações como essas são necessários para evitar que a estabilidade do sistema de controle seja comprometida, reduzindo o risco de colisões e acidentes. O projeto e o desenvolvimento de manipuladores de juntas compatíveis também visam aumentar a segurança durante as interações em voo, explorando a capacidade de armazenamento de energia e as propriedades de passividade das molas para proteger o robô aéreo contra impactos e sobrecargas.

Diferentemente da maioria dos manipuladores industriais que integram sensores caros de força e torque nas juntas ou no efetor final, os servoatuadores normalmente empregados para a construção de braços robóticos leves para manipulação aérea não fornecem uma medição direta do torque, ou essa medição se baseia na corrente, de modo que sua precisão é baixa devido ao atrito estático da caixa de engrenagens. Isso motivou o desenvolvimento de métodos para estimar as forças e os torques a partir da medição da deflexão no elemento elástico, seja no nível da junta ou no espaço cartesiano. Apesar dos benefícios evidentes da conformidade mecânica durante as interações físicas do robô aéreo durante o voo, a principal desvantagem desses mecanismos é a redução da precisão do posicionamento devido à deflexão das juntas ou dos elos, introduzindo uma dinâmica de segunda ordem associada ao sistema massa-mola-amortecedor. O manipulador aéreo apresentado nesta competição consiste em dois componentes: uma plataforma hexarotora DJI F550 e o manipulador cartesiano. O manipulador cartesiano 2-DOF é construído a partir de dois sistemas de guia linear igus® NS-01-17-600 (eixo X) e NS-01-17-300 (eixo Y) e três carrinhos NW-02-17. Duas polias de sincronização de 22 mm de diâmetro são colocadas na ponta de ambas as guias lineares para transmitir o movimento do motor de engrenagem de micro metal Pololu (10 gramas de peso, taxa de redução de 250:1) para as correias de sincronização, medindo a rotação com dois potenciômetros Murata SV-01A lado a lado. Observe que esse dispositivo tem uma faixa elétrica de 333°, o que exige um segundo potenciômetro para cobrir a zona morta. Com o ângulo de rotação e o número de voltas, é possível calcular o deslocamento linear da base cartesiana. Ele é fixado na base do hexarotor por meio de duas estruturas de alumínio em forma de U separadas por 10 cm, enquanto o braço de articulação compatível é fixado ao carro da estrutura de guia linear do eixo Y. O braço compatível emprega um servo Herkulex DRS-0101, um mecanismo compacto de transmissão por alavanca de mola apoiado por um rolamento de flange JFM-08-06-04, um codificador magnético AS5048 para medir a deflexão (precisão de 0,2°), um elo de alumínio de 250 mm de comprimento inserido em um EFOM-06 e uma garra deslizante na ponta apoiada por dois rolamentos ECLM-06 SLIM e duas molas de extensão. A deflexão linear da garra, que está relacionada à força de tração, é medida com um potenciômetro linear.