Computer Science › Especialização

Trilha F: Robótica

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  1. Matrizes de Rotação e Orientação de Corpos Rígidos

    Matrizes de rotação e suas propriedades, composição de rotações em torno de eixos fixos e móveis, ângulos de Euler e roll-pitch-yaw, e gimbal lock.

    Ler →6 seções11 min
  2. Transformações Homogêneas para Poses de Robôs

    A transformação homogênea 4x4 como pose de um corpo rígido, sua composição ao longo de uma cadeia cinemática e sua inversa, levando a ideia da lição de computação gráfica para os referenciais de um robô.

    Ler →6 seções9 min
  3. Cinemática Direta de Manipuladores Seriais

    A cinemática direta como produto das transformações dos elos, resolvida para braços planares de dois e de três elos e conferida numericamente.

    Ler →6 seções10 min
  4. A Convenção de Denavit-Hartenberg

    Os parâmetros de Denavit-Hartenberg, a atribuição dos frames dos elos passo a passo, a montagem da tabela e a diferença entre as convenções clássica e modificada.

    Ler →6 seções13 min
  5. Cinemática Inversa e Espaço de Trabalho

    Cinemática inversa geométrica e numérica, soluções múltiplas e espaço de trabalho alcançável versus destro.

    Ler →6 seções12 min
  6. Cinemática de Velocidade e o Jacobiano

    Velocidade linear e angular do efetuador final, a montagem do Jacobiano geométrico a partir da cadeia e como ele difere do Jacobiano analítico.

    Ler →6 seções11 min
  7. Singularidades e Manipulabilidade

    Onde o Jacobiano perde posto, o que uma singularidade faz com as velocidades das juntas e a medida de manipulabilidade de Yoshikawa.

    Ler →6 seções13 min
  8. Forças Estáticas e Torques nas Juntas

    Como a transposta do Jacobiano leva uma força no efetuador final aos torques nas juntas, com as hipóteses do resultado, a conferência pelo princípio do trabalho virtual e o que acontece perto de uma singularidade, num braço serial calculado numericamente.

    Ler →6 seções13 min
  9. Dinâmica de Lagrange de um Robô de Cadeia Aberta

    Energia cinética e potencial dos elos, a equação de Euler-Lagrange e a dedução à mão da dinâmica de um braço de dois elos, conferida com SymPy, com Newton-Euler recursivo, com diferenças finitas e com conservação de energia.

    Ler →6 seções10 min
  10. A Equação do Manipulador: Inércia, Coriolis, Gravidade

    A forma padrão da equação do manipulador, por que a matriz C não é única, a escolha pelos símbolos de Christoffel que torna Mdot menos 2C antissimétrica, e o efeito físico dos termos de inércia, centrífugo, de Coriolis e de gravidade, simulados um de cada vez num braço de dois elos.

    Ler →6 seções11 min
  11. Controle Independente por Junta e PID

    Controle independente de cada junta acionada por um motor com redução, os termos P, I e D com ganhos por alocação de polos, PID discreto com período de amostragem e anti-windup nomeados, feed-forward de gravidade e, em simulação, o que a abordagem desacoplada ignora.

    Ler →6 seções13 min
  12. Planejamento de Trajetórias no Espaço de Juntas

    Trajetórias no espaço de juntas com polinômios cúbicos e quínticos, perfis trapezoidais de velocidade e pontos de passagem.

    Ler →6 seções13 min
  13. Programação de Robôs: Teach Pendants, Linguagens Offline e ROS 2

    Teach pendants e linguagens offline como as fontes abertas os descrevem, e depois o modelo do ROS 2 de nós, tópicos, serviços e ações como é praticado hoje.

    Ler →6 seções13 min
  14. Capstone: Rastreando um Pick-and-Place por Cinemática, Dinâmica e Controle

    Uma tarefa de pick-and-place seguida por toda a disciplina: poses, cinemática inversa, uma trajetória no espaço das juntas, os torques que ela exige e a malha de controle que a acompanha.

    Ler →6 seções10 min

Trilha F: Robótica

Part of the Computer Science curriculum.

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1

O Que É um Robô: Classificação, Componentes e Graus de Liberdade

O que conta como robô; elos, juntas, atuadores, sensores e efetuadores finais; a classificação de manipuladores pelas juntas; e a contagem de graus de liberdade.

2

Matrizes de Rotação e Orientação de Corpos Rígidos

Matrizes de rotação e suas propriedades, composição de rotações em torno de eixos fixos e móveis, ângulos de Euler e roll-pitch-yaw, e gimbal lock.

3

Transformações Homogêneas para Poses de Robôs

A transformação homogênea 4x4 como pose de um corpo rígido, sua composição ao longo de uma cadeia cinemática e sua inversa, levando a ideia da lição de computação gráfica para os referenciais de um robô.

4

Cinemática Direta de Manipuladores Seriais

A cinemática direta como produto das transformações dos elos, resolvida para braços planares de dois e de três elos e conferida numericamente.

5

A Convenção de Denavit-Hartenberg

Os parâmetros de Denavit-Hartenberg, a atribuição dos frames dos elos passo a passo, a montagem da tabela e a diferença entre as convenções clássica e modificada.

6

Cinemática Inversa e Espaço de Trabalho

Cinemática inversa geométrica e numérica, soluções múltiplas e espaço de trabalho alcançável versus destro.

7

Cinemática de Velocidade e o Jacobiano

Velocidade linear e angular do efetuador final, a montagem do Jacobiano geométrico a partir da cadeia e como ele difere do Jacobiano analítico.

8

Singularidades e Manipulabilidade

Onde o Jacobiano perde posto, o que uma singularidade faz com as velocidades das juntas e a medida de manipulabilidade de Yoshikawa.

9

Forças Estáticas e Torques nas Juntas

Como a transposta do Jacobiano leva uma força no efetuador final aos torques nas juntas, com as hipóteses do resultado, a conferência pelo princípio do trabalho virtual e o que acontece perto de uma singularidade, num braço serial calculado numericamente.

10

Dinâmica de Lagrange de um Robô de Cadeia Aberta

Energia cinética e potencial dos elos, a equação de Euler-Lagrange e a dedução à mão da dinâmica de um braço de dois elos, conferida com SymPy, com Newton-Euler recursivo, com diferenças finitas e com conservação de energia.

11

A Equação do Manipulador: Inércia, Coriolis, Gravidade

A forma padrão da equação do manipulador, por que a matriz C não é única, a escolha pelos símbolos de Christoffel que torna Mdot menos 2C antissimétrica, e o efeito físico dos termos de inércia, centrífugo, de Coriolis e de gravidade, simulados um de cada vez num braço de dois elos.

12

Controle Independente por Junta e PID

Controle independente de cada junta acionada por um motor com redução, os termos P, I e D com ganhos por alocação de polos, PID discreto com período de amostragem e anti-windup nomeados, feed-forward de gravidade e, em simulação, o que a abordagem desacoplada ignora.

13

Planejamento de Trajetórias no Espaço de Juntas

Trajetórias no espaço de juntas com polinômios cúbicos e quínticos, perfis trapezoidais de velocidade e pontos de passagem.

14

Programação de Robôs: Teach Pendants, Linguagens Offline e ROS 2

Teach pendants e linguagens offline como as fontes abertas os descrevem, e depois o modelo do ROS 2 de nós, tópicos, serviços e ações como é praticado hoje.

15

Capstone: Rastreando um Pick-and-Place por Cinemática, Dinâmica e Controle

Uma tarefa de pick-and-place seguida por toda a disciplina: poses, cinemática inversa, uma trajetória no espaço das juntas, os torques que ela exige e a malha de controle que a acompanha.