Teoría e Experimentaςão no Estudo sobre Atritos em Atuadores Robóticos

Abstract

Atuadores robóticos possuem atritos não lineares que dificultam o desempenho de leis de controle para robôs em geral. Especificamente no caso de manipuladores com elos flexíveis, o atrito no atuador pode inviabilizar qualquer tentativa de se atenuar as vibrações de forma ativa uma vez que os torques gerados pela lei de controle podem estar no interior da zona morta em torque do atuador, delimitada pelos valores positivo e negativo do atrito estático (ou seco, por aproximação). Outro fenômeno bastante comum nos atuadores é o comportamento do tipo adere - desliza (Stick-Slip em literatura inglesa). Este fenômeno está associado a atritos não lineares e acontece para baixas velocidades, podendo gerar ciclos limites em torno de uma referência numa estratégia de controle em malha fechada. Os problemas causados pelo atrito motivaram o surgimento de diversos trabalhos científicos, principalmente propondo algum novo modelo de atrito, ou utilizando algum modelo já existente numa estratégia de controle com compensação de atrito. O presente artigo insere-se nesse contexto, tratando-se de um estudo teórico e experimental sobre diversos modelos de atrito existentes na literatura científica. O suporte experimental é um moto-redutor do tipo harmonic-drive, equipado com um encoder incremental de alta resolução acoplado ao rotor. Portanto, tem-se a posição angular do rotor e, conseqüentemente, a velocidade do mesmo, obtida por derivação off-line. São analisados cinco diferentes modelos de atrito. Resultados de simulação são confrontados com experimentos, todos realizados em malha aberta, os quais indicaram que dois dos modelos analisados mostraram-se bastante realistas, reproduzindo inclusive comportamentos do tipo Stick-Slip em baixas velocidades.