Vitor Hartmann | USP - Academia.edu (original) (raw)

Papers by Vitor Hartmann

Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy IX, Aug 29, 2022

Existe um crescente aumento nos gastos mundiais em inovação, com maior participação de áreas como... more Existe um crescente aumento nos gastos mundiais em inovação, com maior participação de áreas como a computação, a eletrônica, a saúde, a área automotiva e a área industrial. Mecanismos diferenciados, assimétricos, tais como o estudado neste trabalho, necessitam de maiores investigações, como a realização de ensaios normatizados. Para se contribuir com esse cenário propõe-se a análise de um sistema robótico, de arquitetura paralela, para experimentos de múltiplas finalidades. O presente trabalho aborda desde a construção de uma máquina paralela de topologia assimétrica, passando por seu controle, até a obtenção de informações sobre essa nova arquitetura. A sua construção é dividida em cinco subsistemas, que se interrelacionam: o mecânico, o elétrico, o de atuação, o de controle e o de interface. Sete estratégias de controle foram comparadas de acordo com os seguintes critérios: a exatidão na trajetória, o comprimento controlável, a dispersão das trajetórias em diferentes períodos de tempo, e o consumo de energia. Os resultados foram gerados por meio de registro, em folha de papel, da trajetória do efetuador da máquina. As curvas geradas foram digitalizadas e comparadas entre si. Os resultados mostraram que os controles dinâmicos podem permitir o funcionamento adequado da máquina, sendo possível, inclusive, velocidades maiores que as observadas no controle descentralizado PID. Neste trabalho em particular, o maior desafio observado foi o valor da menor frequência natural amortecida, que se mostrou baixo e resultou em baixos esforços de controle. Em ordem decrescente, os tipos de controle que apresentaram melhores resultados foram o PID descentralizado, o controle por torque computado com feedforward, e o controle por modos deslizantes, também com feedforward.

International journal of mechanisms and robotic systems, 2013

ABSTRACT

Tradicionalmente, em aplicações industriais predominam robôs cujas arquiteturas correspondem a es... more Tradicionalmente, em aplicações industriais predominam robôs cujas arquiteturas correspondem a estruturas cinemáticas seriais, ou seja, seus atuadores e peças movidas são dispostos em série, um após o outro, formando uma única cadeia cinemática aberta, de modo a posicionar o órgão terminal, a parte do robô que comumente contém uma garra ou um eletrodo de solda. Esses robôs apresentam desempenho insatisfatório em aplicações que demandem precisão, rigidez, alta freqüência natural e baixo tempo de ciclo. Sendo assim, tanto a comunidade acadêmica como a industrial têm manifestado um interesse crescente pela utilização de outro tipo de estrutura cinemática, denominada paralela, que se caracteriza pela presença de várias cadeias cinemáticas independentes, atuando de forma paralela e simultânea sobre o órgão terminal. Essa arquitetura não-convencional apresenta, potencialmente, uma série de vantagens, como: alta rigidez, leveza, rapidez, precisão e alta capacidade de carga. No entanto, existe uma série de problemas abertos que necessitam de uma investigação mais profunda, de modo a garantir que essa mudança de tendência venha a ser implementada com eficácia. O objetivo desta pesquisa é contribuir para o desenvolvimento de uma máquina fresadora de arquitetura paralela que seja promissora quanto à sua simplicidade construtiva, bem como a precisão de posicionamento da ferramenta, se comparada com os robôs paralelos tradicionais. Esses dois requisitos-simplicidade e precisão-serão alcançados mediante o emprego de uma estrutura modular e a utilização de uma barra de ancoragem ativa, de forma que a estrutura final apresente três atuadores operando em conjunto. Sendo assim, serão empregados três membros, todos ativos, formando uma estrutura cinemática redundante com mobilidade igual a dois. A avaliação do comportamento da arquitetura proposta para a fresadora será realizada por meio de simulações, com o mapeamento dos erros estáticos, de modo a identificar a sua precisão de posicionamento ao longo dos seus eixos de movimentação. Palavras-chave: Máquinas-ferramenta. Arquiteturas paralelas. Fresadoras. Deformação e estresses (Análise).

Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy VIII

MANIFEST is a multi-object fibre positioner for the Giant Magellan Telescope that uses ‘Starbug’ ... more MANIFEST is a multi-object fibre positioner for the Giant Magellan Telescope that uses ‘Starbug’ robots to accurately position fibre units across the telescope’s focal plane. MANIFEST, when coupled to the telescope’s planned seeing-limited instruments, GMACS and GCLEF, offers access to: larger fields of view; higher multiplex gains; versatile focal plane reformatting of the focal plane via multiple integral-field-units; increased spectral resolution using image-slicers; the capability for simultaneous observations with multiple instruments; the possibility of a gravity-invariant spectrograph mounting; the potential for OH suppression via fiber systems in the near-infrared; and the versatility of adding new instruments in the future. We have now completed the pre-concept phase for MANIFEST. This phase has focused on developing the science case and requirements, further developing high risk aspects of the instrument design, designing the opto-mechanical interfaces to the GMACS and GCLEF instruments, and detailing the interfaces to the GMT.

Modeling, Systems Engineering, and Project Management for Astronomy X

Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy IX

Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy IX

Modeling, Systems Engineering, and Project Management for Astronomy X

Machines, 2021

Exoskeletons have been introduced in industrial environments to prevent overload or repetitive st... more Exoskeletons have been introduced in industrial environments to prevent overload or repetitive stress injuries in workers. However, due to the lack of public detailed information about most of the commercial exoskeletons, it is necessary to further assess their load capacity and evolution over time, as their performance may change with use. We present the design and construction of a controlled device to measure the torque of industrial exoskeletons, along with the results of static and dynamic testing of an exoskeleton model. A step motor in the test bench moves the exoskeleton arm in a pre-defined path at a prescribed speed. The force measured with a beam load cell located at the interface between the exoskeleton arm and the test bench is used to derive the torque. The proposed test bench can be easily modified to allow different exoskeleton models to be tested under the same conditions.

International Journal of Mechanisms and Robotic Systems, 2013

ABSTRACT

Large or complex systems tend to be challenging when it comes to managing their project and const... more Large or complex systems tend to be challenging when it comes to managing their project and construction while keeping the costs at an acceptable level. Systems Engineering aims not only to reduce that difficulty by systematically owing down the top-level user needs to the bottom level parts specification, but also by describing the full aspects of its lifecycle. Moreover, together with Systems Management, they aid the completion of intricated projects, such as professional telescopes. This paper shows how Systems Engineering and Systems Management are helping the construction of one important instrument for the Giant Magellan Telescope: MANIFEST, which is a robotic fiber-optic positioning system that improves the capabilities of other instruments in the telescope. It can increase and even split their field of view into two or more instruments. Its Operations Concept is briefly explained, and the flowdown from the Observatory Architecture and the Science Cases, with their correspond...

2020 8th IEEE RAS/EMBS International Conference for Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob)

2020 8th IEEE RAS/EMBS International Conference for Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob)

2021 14th IEEE International Conference on Industry Applications (INDUSCON)

Desenvolvimento do protótipo de um robô de cinemática paralela para usinagem 2D com uma barra de ... more Desenvolvimento do protótipo de um robô de cinemática paralela para usinagem 2D com uma barra de ancoragem / V.N. Hartmann. --São Paulo, 2007. 95 p.

Proceedings of the 23rd ABCM International Congress of Mechanical Engineering, 2015

Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy IX, Aug 29, 2022

Existe um crescente aumento nos gastos mundiais em inovação, com maior participação de áreas como... more Existe um crescente aumento nos gastos mundiais em inovação, com maior participação de áreas como a computação, a eletrônica, a saúde, a área automotiva e a área industrial. Mecanismos diferenciados, assimétricos, tais como o estudado neste trabalho, necessitam de maiores investigações, como a realização de ensaios normatizados. Para se contribuir com esse cenário propõe-se a análise de um sistema robótico, de arquitetura paralela, para experimentos de múltiplas finalidades. O presente trabalho aborda desde a construção de uma máquina paralela de topologia assimétrica, passando por seu controle, até a obtenção de informações sobre essa nova arquitetura. A sua construção é dividida em cinco subsistemas, que se interrelacionam: o mecânico, o elétrico, o de atuação, o de controle e o de interface. Sete estratégias de controle foram comparadas de acordo com os seguintes critérios: a exatidão na trajetória, o comprimento controlável, a dispersão das trajetórias em diferentes períodos de tempo, e o consumo de energia. Os resultados foram gerados por meio de registro, em folha de papel, da trajetória do efetuador da máquina. As curvas geradas foram digitalizadas e comparadas entre si. Os resultados mostraram que os controles dinâmicos podem permitir o funcionamento adequado da máquina, sendo possível, inclusive, velocidades maiores que as observadas no controle descentralizado PID. Neste trabalho em particular, o maior desafio observado foi o valor da menor frequência natural amortecida, que se mostrou baixo e resultou em baixos esforços de controle. Em ordem decrescente, os tipos de controle que apresentaram melhores resultados foram o PID descentralizado, o controle por torque computado com feedforward, e o controle por modos deslizantes, também com feedforward.

International journal of mechanisms and robotic systems, 2013

ABSTRACT

Tradicionalmente, em aplicações industriais predominam robôs cujas arquiteturas correspondem a es... more Tradicionalmente, em aplicações industriais predominam robôs cujas arquiteturas correspondem a estruturas cinemáticas seriais, ou seja, seus atuadores e peças movidas são dispostos em série, um após o outro, formando uma única cadeia cinemática aberta, de modo a posicionar o órgão terminal, a parte do robô que comumente contém uma garra ou um eletrodo de solda. Esses robôs apresentam desempenho insatisfatório em aplicações que demandem precisão, rigidez, alta freqüência natural e baixo tempo de ciclo. Sendo assim, tanto a comunidade acadêmica como a industrial têm manifestado um interesse crescente pela utilização de outro tipo de estrutura cinemática, denominada paralela, que se caracteriza pela presença de várias cadeias cinemáticas independentes, atuando de forma paralela e simultânea sobre o órgão terminal. Essa arquitetura não-convencional apresenta, potencialmente, uma série de vantagens, como: alta rigidez, leveza, rapidez, precisão e alta capacidade de carga. No entanto, existe uma série de problemas abertos que necessitam de uma investigação mais profunda, de modo a garantir que essa mudança de tendência venha a ser implementada com eficácia. O objetivo desta pesquisa é contribuir para o desenvolvimento de uma máquina fresadora de arquitetura paralela que seja promissora quanto à sua simplicidade construtiva, bem como a precisão de posicionamento da ferramenta, se comparada com os robôs paralelos tradicionais. Esses dois requisitos-simplicidade e precisão-serão alcançados mediante o emprego de uma estrutura modular e a utilização de uma barra de ancoragem ativa, de forma que a estrutura final apresente três atuadores operando em conjunto. Sendo assim, serão empregados três membros, todos ativos, formando uma estrutura cinemática redundante com mobilidade igual a dois. A avaliação do comportamento da arquitetura proposta para a fresadora será realizada por meio de simulações, com o mapeamento dos erros estáticos, de modo a identificar a sua precisão de posicionamento ao longo dos seus eixos de movimentação. Palavras-chave: Máquinas-ferramenta. Arquiteturas paralelas. Fresadoras. Deformação e estresses (Análise).

Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy VIII

MANIFEST is a multi-object fibre positioner for the Giant Magellan Telescope that uses ‘Starbug’ ... more MANIFEST is a multi-object fibre positioner for the Giant Magellan Telescope that uses ‘Starbug’ robots to accurately position fibre units across the telescope’s focal plane. MANIFEST, when coupled to the telescope’s planned seeing-limited instruments, GMACS and GCLEF, offers access to: larger fields of view; higher multiplex gains; versatile focal plane reformatting of the focal plane via multiple integral-field-units; increased spectral resolution using image-slicers; the capability for simultaneous observations with multiple instruments; the possibility of a gravity-invariant spectrograph mounting; the potential for OH suppression via fiber systems in the near-infrared; and the versatility of adding new instruments in the future. We have now completed the pre-concept phase for MANIFEST. This phase has focused on developing the science case and requirements, further developing high risk aspects of the instrument design, designing the opto-mechanical interfaces to the GMACS and GCLEF instruments, and detailing the interfaces to the GMT.

Modeling, Systems Engineering, and Project Management for Astronomy X

Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy IX

Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy IX

Modeling, Systems Engineering, and Project Management for Astronomy X

Machines, 2021

Exoskeletons have been introduced in industrial environments to prevent overload or repetitive st... more Exoskeletons have been introduced in industrial environments to prevent overload or repetitive stress injuries in workers. However, due to the lack of public detailed information about most of the commercial exoskeletons, it is necessary to further assess their load capacity and evolution over time, as their performance may change with use. We present the design and construction of a controlled device to measure the torque of industrial exoskeletons, along with the results of static and dynamic testing of an exoskeleton model. A step motor in the test bench moves the exoskeleton arm in a pre-defined path at a prescribed speed. The force measured with a beam load cell located at the interface between the exoskeleton arm and the test bench is used to derive the torque. The proposed test bench can be easily modified to allow different exoskeleton models to be tested under the same conditions.

International Journal of Mechanisms and Robotic Systems, 2013

ABSTRACT

Large or complex systems tend to be challenging when it comes to managing their project and const... more Large or complex systems tend to be challenging when it comes to managing their project and construction while keeping the costs at an acceptable level. Systems Engineering aims not only to reduce that difficulty by systematically owing down the top-level user needs to the bottom level parts specification, but also by describing the full aspects of its lifecycle. Moreover, together with Systems Management, they aid the completion of intricated projects, such as professional telescopes. This paper shows how Systems Engineering and Systems Management are helping the construction of one important instrument for the Giant Magellan Telescope: MANIFEST, which is a robotic fiber-optic positioning system that improves the capabilities of other instruments in the telescope. It can increase and even split their field of view into two or more instruments. Its Operations Concept is briefly explained, and the flowdown from the Observatory Architecture and the Science Cases, with their correspond...

2020 8th IEEE RAS/EMBS International Conference for Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob)

2020 8th IEEE RAS/EMBS International Conference for Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob)

2021 14th IEEE International Conference on Industry Applications (INDUSCON)

Desenvolvimento do protótipo de um robô de cinemática paralela para usinagem 2D com uma barra de ... more Desenvolvimento do protótipo de um robô de cinemática paralela para usinagem 2D com uma barra de ancoragem / V.N. Hartmann. --São Paulo, 2007. 95 p.

Proceedings of the 23rd ABCM International Congress of Mechanical Engineering, 2015