Manipulador paralelo 6 RSS usado como shaker de 6 GDL

Abstract

Este trabalho desenvolve a modelagem matemática e as estratégias de controle de um manipulador paralelo 6-RSS, projetado para operar como um shaker multieixos de pequeno porte, destinado a ensaios laboratoriais. A modelagem abrange a cinemática inversa, a cinemática diferencial e a dinâmica inversa, considerando as especificidades dos atuadores rotativos. Para validar a abordagem proposta, realiza-se uma comparação do modelo dinâmico com a plataforma de Stewart convencional 6-SPS. Diferentes estratégias de controle no espaço da tarefa são implementadas e avaliadas por meio de simulações, incluindo o controlador PD descentralizado, o controle por torque computado com pré alimentação (CTCp) e sua versão robusta (CTCpR), que incorpora um termo corretivo baseado na teoria de Lyapunov. As simulações são conduzidas em ambiente ideal, sem ruídos ou perturbações, permitindo a análise da precisão e da estabilidade dos controladores. Os resultados mostram que o CTCpR oferece maior robustez teórica, sendo mais indicado para cenários com incertezas de modelagem e perturbações externas. Adicionalmente, é apresentada uma metodologia para identificação de parâmetros dinâmicos, baseada em modelos de regressão, visando a implementação prática dos controladores. Os resultados obtidos mostram a viabilidade da metodologia proposta e oferecem suporte para o desenvolvimento futuro de um protótipo funcional do manipulador paralelo 6-RSS.

This work presents the mathematical modeling and control strategies of a 6-RSS parallel manipulator designed to operate as a small-scale multiaxis shaker for laboratory testing. The modeling includes inverse kinematics, differential kinematics, and inverse dynamics, considering the specific characteristics of rotary actuators. To validate the proposed approach, a dynamic comparison is made with the conventional 6-SPS Stewart platform. Different task-space control strategies are implemented and evaluated through simulations, including a decentralized PD controller, computed torque control with feedfor ward (CTCp), and its robust version (CTCpR), which incorporates a corrective term based on Lyapunov theory. Simulations are conducted under ideal conditions, without noise or disturbances, allowing for the evaluation of accuracy and stability of the controllers. The results show that CTCpR offers greater theoretical robustness, being more suitable for scenarios with modeling uncertainties and external disturbances. Additionally, a methodology for dynamic parameter identification based on regression models is presented, aiming at the practical implementation of the controllers. The results demonstrate the feasibility of the proposed methodology and provide support for the future development of a functional prototype of the 6-RSS parallel manipulator.