1 Concepção e Análise de um Sistema Articulado para Locomoção Hexápode a dois Graus de Liberdade Pedro Maia, Rui Ferreira, Vítor Santos, Filipe Silva e-mail: pedrocostamaia@clix.pt , rmff@clix.pt {vsantos, fsilva}@mec.ua.pt Centro de Tecnologia Mecânica e Automação - Departamento de Engenharia Mecânica Universidade de Aveiro, Campus Universitário, 3810-019 Aveiro, PORTUGAL Resumo - Este artigo descreve o estudo cinemático e dinâmico de uma estrutura com elementos articulados para a locomoção de um robot hexápode com dois graus de liberdade. A geometria do mecanismo escolhida é muito versátil permitindo uma grande diversidade de passos e, consequentemente, abrindo o caminho para estudos de índole energética. Simultaneamente, em virtude das possibilidades de excursão horizontal e vertical das pernas, o sistema robótico fica dotado de capacidade de transpor obstáculos de forma melhor do que uma solução implementada anteriormente. Os requisitos auto-impostos de uma maior manobrabilidade do robot levam à definição de um passo de menor comprimento que se tem de coadunar, porém, com as restantes exigências do projecto. No final, e com base no conhecimento do robot construído em trabalhos anteriores, é incluída uma análise estrutural de resistência de um material alternativo para as pernas que proporcionará menos peso e alguma acomodação de impactos, além de outras vantagens construtivas. Abstract – This paper describes the kinematics and dynamics study of a structure based on articulated elements for the locomotion of a hexapod robot with two degrees of freedom. The geometry of the selected mechanism is quite versatile allowing several types of gaits. Also, due to the flexibility in defining horizontal and vertical displacement of the legs, the robot will also cope with obstacle transposition better than previous implemented solutions. Additionally, concerns for better maneuverability have imposed shorter gaits. At the end, and based on previous work, an alternative material for construction is considered, allowing lighter but resistant structural components. I. INTRODUÇÃO A locomoção hexápode de robots é uma solução apreciada pela facilidade de obtenção de soluções de estabilidade garantida [1,2]. Por outro lado, face à diversidade de soluções em função do número de graus de liberdade (1, 2, 6, 12, ...) é necessário definir as especificações de cada problema e tomar as opções apropriadas. Visando a simplicidade, mas tentando manter um mínimo de flexibilidade, uma solução com dois graus de liberdade afigurou-se como válida em trabalhos anteriores (Fig. 1), e até com resultados experimentais interessantes [3]. Todavia, a solução usada apresenta algumas limitações de manobrabilidade e de transposição de obstáculos, aliada, por questões construtivas, a algumas perdas por atrito. Assim, surge a necessidade de melhorar o princípio do mecanismo procurando obter os parâmetros do passo que levem, entre outros, a uma mais fácil transposição de obstáculos e simultaneamente a uma capacidade de manobra mais fina. Procurou-se, também, estudar uma solução de mecanismo de perna mais versátil de forma a poder-se testar diversas configurações de passo com vista a mais eficiência energética. Em resumo, na procura e validação da solução foram levados em consideração os seguintes aspectos: comprimento do passo (para a velocidade, binários de actuadores e manobrabilidade), a altura do passo (obstáculos a transpor), a amplitude de variação do centro de massa (eficiência energética) e também na redução de elementos mecânicos com atrito. O artigo está dividido do seguinte modo: a secção 2 descreve o mecanismo relativamente genérico de uma perna articulada a um grau de liberdade e sua concepção geométrica, bem como o modelo cinemático e dinâmico. A secção 3 aborda as fases do projecto de uma solução levando em conta as possibilidades geométricas do passo, a avaliação da potência e binários associados à locomoção e inclui ainda o dimensionamento estrutural. Na secção 4 delineiam-se algumas perspectivas de evolução e, finalmente, na secção 5 apresentam-se algumas conclusões. Fig. 1 - O robot com sistema de locomoção inicial