Usando o Sistema de Inferência Neuro Fuzzy - ANFIS para o cálculo da cinemática inversa de um manipulador de 5 DOF

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Spacca, Jordy Luiz Cerminaro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Manipuladores robóticos; Cinemática direta e inversa; Redes neurais artificiais; Sistemas de inferência neuro-Fuzzy; Função de pertinência; Robotic manipulators; Forward and inverse kinematics; Artificial neural networks; Neuro-fuzzy inference systems; Membership function
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/183448

No estudo dos manipuladores são utilizados os conceitos da cinemática direta e a inversa. No cálculo da cinemática direta tem-se a facilidade da notação de Denavit-Hartenberg, mas o desafio maior é a resolução da cinemática inversa, que se torna mais complexa conforme aumentam os graus de liberdade do manipulador, além de apresentar múltiplas soluções. As variáveis angulares obtidas pelas equações da cinemática inversa são utilizadas pelo controlador, para posicionar o órgão terminal do manipulador em um ponto específico de seu volume de trabalho. Na busca de alternativas para contornar estes problemas, neste trabalho utilizam-se os Modelos Adaptativos de Inferência Neuro-Fuzzy - ANFIS para a resolução da cinemática inversa, por meio de simulações, para obter o posicionamento de um manipulador robótico de 5 graus de liberdade, composto por sete servomotores controlados pela plataforma de desenvolvimento Intel® Galileo Gen 2, usado como caso de estudo. Nas simulações usamse ANFIS com uma arquitetura com três e quatro funções de pertinência de entrada, do tipo gaussiana. O desempenho da arquitetura da ANFIS implementada foi comparado com uma Rede Perceptron Multicamadas, demonstrando com os resultados favoráveis a ANFIS, a sua capacidade de aprender e resolver com baixo erro quadrático médio e com precisão, a cinemática inversa para o manipulador em estudo. Verifica-se também, que a performance das ANFIS melhora, quanto à precisão dos resultados, demonstrado pelo desvio médio da posição do efetuador do manipulador robótico do percurso desejado, de 0,3219cm na direção X, 0,8453cm na direção Y e 0,3580cm na direção Z, embora aumente o custo computacional, quando se aumenta de três para quatro funções de pertinência. Estes resultados representam uma redução de até 47,87% no erro médio de posicionamento para a trajetória desejada, caso sejam utilizadas quatro funções de pertinência.