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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/39987
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Campo DCValorIdioma
dc.creatorSilva, Sérgio Ricardo Xavier da-
dc.date.accessioned2024-08-23T17:07:40Z-
dc.date.available2024-08-23T17:07:40Z-
dc.date.issued2020-07-13-
dc.identifier.citationSILVA, Sérgio Ricardo Xavier da. Análise da eficiência computacional para solução do problema da cinemática inversa de robôs antropomórficos utilizando a teoria de bases de Gröbner. 2020. Tese (doutorado em Mecatrônica) - Instituto de Matemática / Escola Politécnica. Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufba.br/handle/ri/39987-
dc.description.abstractThe Denavit-Hartenberg algorithm is a method used for decades to solve one of the classic problems in the kinematics of robotic manipulators, the inverse kinematic problem. When this method is used, there is a need for additional algorithms to solve the problem, such as the Paul method. The Gröbner Bases Theory for the solution of inverse kinematics, as a supplementary method to the Denavit-Hartenberg algorithm, will be presented in this work. To familiarize the reader with each method, the manipulator robots Stäubli TS20, a SCARA type robot, and Unimation PUMA 560, an anthropomorphic manipulator with six rotating joints, will be used as case studies applying the Paul method and the method proposed in this work, where the computational efficiency data will be used for comparison. The main goal of this work is to analyze the computational efficiency in solving the problem of the inverse kinematics of anthropomorphic manipulating robots using both methods. With each approach, the problem of inverse kinematics for the two serial robots will be solved. When comparing each method, this work will demonstrate that the method using Gröbner Bases Theory is more computationally efficient for the solution of the inverse kinematic problem of anthropomorphic robots.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal da Bahiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectManipuladores Robóticos Seriaispt_BR
dc.subjectCinemática Inversapt_BR
dc.subjectBases de Gröbnerpt_BR
dc.subjectMétodo de Paulpt_BR
dc.subjectEficiência Computacionalpt_BR
dc.subject.otherSerial Manipulatorspt_BR
dc.subject.otherInverse Kinematicspt_BR
dc.subject.otherGröbner Bases Theorypt_BR
dc.subject.otherPaul Methodpt_BR
dc.subject.otherComputational Efficiencypt_BR
dc.titleAnálise da eficiência computacional para solução do problema da cinemática inversa de robôs antropomórficos utilizando a teoria de bases de Gröbner.pt_BR
dc.title.alternativeAnalysis of computational efficiency for solving the inverse kinematics problem of anthropomorphic robots using gröbner basis theory.pt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.refereesMilian, Felix Mas-
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Mecatrônica da UFBA (PPGM) pt_BR
dc.publisher.initialsUFBApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::ROBOTIZACAOpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::MATEMATICA DA COMPUTACAO::MATEMATICA SIMBOLICApt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOSpt_BR
dc.contributor.advisor1Schnitman, Leizer-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-0399-6689pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0473342349140026pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Cesca Filho, Vitalino-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3149-0105pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0048422446197920pt_BR
dc.contributor.referee1Schnitman, Leizer-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-0399-6689pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0473342349140026pt_BR
dc.contributor.referee2Cesca Filho, Vitalino-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-3149-0105pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0048422446197920pt_BR
dc.contributor.referee3Bracarense, Alexandre Queiroz-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-7326-497Xpt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/0723315222598414pt_BR
dc.contributor.referee4Velasco, Fermin de la Caridad Garcia-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0003-0803-9148pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/2300280094545118pt_BR
dc.contributor.referee5Pinto, Fernando Augusto de Noronha Castro-
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0002-1299-4167pt_BR
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/5018072793043957pt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0001-6644-055Xpt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2455089252534594pt_BR
dc.description.resumoO algoritmo de Denavit-Hartenberg é um método utilizado por décadas para solucionar um dos problemas clássicos na cinemática de manipuladores robóticos: o problema cinemático inverso. Quando esse método é utilizado, existe a necessidade de algoritmos adicionais para resolver o problema, como por exemplo, o método de Paul. A Teoria de Bases de Gröbner para solução da cinemática inversa, como método suplementar ao algoritmo de Denavit-Hartenberg, será apresentada neste trabalho. Para favorecer um melhor entendimento do leitor com cada método, os robôs manipuladores Stäubli TS20, um robô do tipo SCARA, e o Unimation PUMA 560, um manipulador antropomórfico com seis juntas rotativas, serão utilizados como estudos de caso aplicando o método de Paul e o método proposto nesta tese, em que os dados de eficiência computacional serão utilizados para comparação. O objetivo principal é analisar a eficiência computacional na solução do problema da cinemática inversa de robôs manipuladores antropomórficos utilizando os dois métodos. Com cada abordagem, o problema da cinemática inversa para os dois robôs seriais será resolvido. Ao comparar cada método, esta pesquisa demonstrará que o método, com base na Teoria de Bases de Gröbner, é computacionalmente mais eficiente para a solução do problema cinemático inverso de robôs antropomórficos.pt_BR
dc.publisher.departmentEscola Politécnicapt_BR
dc.relation.referencesADAMS, W.; LOUSTAUNAU, P. An Introduction to Groebner bases. Providence: American Mathematical Society, v. 3, 1994. ADDISON, C. et al. The Genesis distributed-memory benchmarks. Part I: Methodology and general relativity benchmark with results for the SUPRENUM computer. Concurrency: Practice and Experience, v. V, p. 1-22, Fevereiro 1993. BARRIENTOS, A. et al. Fundamentos de Robótica. 2ª. ed. Madrid: McGraw-Hill, 2007. BOAS, A. A. V.; MARCOS, E. D. N. Uma Introduçao a Teoria de Bases de Gröbner para Álgebras Associativas. São Paulo: Livraria da Física, 2013. BOSE, N. K. Gröbner Bases: An Algorithmic Method in Polynomial Ideal Theory. In: BOSE, N. K. Multidimensional Systems Theory and Applications. Dordrecht: Springer Netherlands, 1995. p. 89-127. BUCHBERGER, B. Ein Algorithmus zum Auffinden der Basiselemente des Restklassenringes nach einem nulldimensionalen Polynomideal, PhD thesis. Innsbruck: Dissertation an dem Math. Inst. der Universität von Innsbruck, 1965. BUCHBERGER, B. Bruno Buchberger’s PhD thesis 1965: An algorithm for finding the basis elements of the residue class ring of a zero dimensional polynomial ideal. Journal of Symbolic Computation, v. 41, p. 475-511, 2006. CHAKRAVARTI, M.; SIVAKUMAR, A. L. A GA-Integrated Adaptive Model Reference Controller in Robot Tracking Applications. Journal of Multidisciplinary Engineering Science Studies (JMESS), 2016. COX, D.; LITTLE, ; O'SHEA, D. Ideals, Varieties, and Algorithms: An Introduction to Computational Algebraic Geometry and Commutative Algebra. 4ª. ed. New York: Springer, 1992. CRAIG, J. J. Introduction To Robotics: Mechanics And Control. 4th. ed. Boston: Addison-Wesley, 2017. DAYA, B.; KHAWANDI, S.; AKOUM, M. Applying Neural Network Architecture for Inverse Kinematics Problem in Robotics. Journal of Software Engineering and Applications, v. III, p. 230-239, 2010. DENAVIT, J.; HARTENBERG, R. S. A kinematic notation for lower-pair mechanisms based on matrices. Trans ASME J. Appl. Mech., p. 215-221, 1955. DUFFY, J.; CRANE, C. D. Displacement analysis of the general 7-Link 7R mechanism. Mechanism and Machine Theory, v. XV, p. 153–169, 1980. FAUGÈRE, J.-C. A new efficient algorithm for computing Gröbner bases (F4). Journal of Pure and Applied Algebra, v. 139, p. 61-88, 1999. GHOSAL, A. Robotics: Fundamental Concepts and Analysis. New Delhi: Oxford University Press, 2006. GUZMÁN-GIMÉNEZ, J. et al. Synthesis of the Inverse Kinematic Model of Non-Redundant Open-Chain Robotic Systems Using Groebner Basis Theory. Applied Sciences, April 2020. HARTENBERG, R. S.; DENAVIT, J. Kinematic synthesis of linkages. Col: McGraw-Hill series in mechanical engineering. New York: McGraw-Hill, 1965. KENDRICKS, K. D. Solving the Inverse Kinematic Robotics Problem for the GMF-A510 Robot: A Comparison Study of the Denavit-Hartenberg Matrix and Groebner Basis Theory. PhD Thesis. Auburn: The Graduate School of Auburn University: Auburn University Libraries, 2007. LEE, C. S. G. Robot Arm Kinematics, Dynamics, and Control. Computer, Ann Arbor, p. 62-80, 1982. NI, Z.; WU, R. 6R Robot Inverse Solution Algorithm Based on Quaternion Matrix and Groebner Base. Advances in Linear Algebra & Matrix Theory, v. VIII, p. 33-40, 2018. PAUL, R. P. Robot Manipulators: Mathematics, Programming, And Control (Artificial Intelligence). Cambridge, MA: MIT Press, 1981. PIEPER, D. L. The kinematics of manipulators under computer control. PhD thesis. Stanford: Stanford University, Department of Mechanical Engineering, 1968. ROBBIANO, L. Groebner Bases and Statistics. In: BUCHBERGER, B.; WINKLER, F. Gröbner Bases and Applications (London Mathematical Society Lecture Note Series). Cambridge: Cambridge University Press, 1998. p. 179-204. SCIAVICCO, L.; SICILIANO, B. Modeling and Control of Robot Manipulator. New York: McGraw-Hill, 1996. SPONG, M. W.; VIDYASAGAR, M. Robot dynamics and control. [S.l.]: Wiley India Pvt. Limited, 2008. TSAI, L.-W. Robot Analysis: The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators. New York: John Wiley & Sons, 1999. UEBERHUBER, C. W. Numerical Computation 1: Methods, Software, and Analysis. New York: Springer, 1997. ULLRICH, R. A. Robótica - Uma Introdução. Rio de Janeiro: Editora Campus, 1987. WANG, D. Groebner Bases Applied to Geometric Theorem Proving and Discovering. In: BUCHBERGER, B.; WINKLER, F. Gröbner Bases and Applications (London Mathematical Society Lecture Note Series). Cambridge: Cambridge University Press, 1998. p. 281-302. WANG, Y.; HANG, L.; YANG, T. Inverse Kinematics Analysis of General 6R Serial Robot Mechanism Based on Groebner Base. Frontiers of Mechanical Engineering in China, n. I, p. 115-124, January 2006. WENZ, M.; WORN, H. Solving the inverse kinematics problem symbolically by means of knowledge-based and linear algebra-based methods. IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, ETFA, p. 1346-1353, Outubro 2007.pt_BR
dc.contributor.refereesLatteshttp://lattes.cnpq.br/5803464064476531pt_BR
dc.contributor.refereesIDshttps://orcid.org/0000-0002-5588-1672pt_BR
dc.type.degreeDoutoradopt_BR
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