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https://repositorio.ifg.edu.br/handle/prefix/2353| Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Título: | Desenvolvimento de um gêmeo digital para um braço robótico com três graus de liberdade |
| Título(s) alternativo(s): | Development of a digital twin for a robotic arm with three degrees of freedom |
| Autor(es): | Souza, Eliseu Gonçalves |
| Primeiro Orientador: | Mendonça, Kennya Resende |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Mendonça, Kennya Resende |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Jesus, Tiago Romeiro de |
| metadata.dc.contributor.referee3: | Silva, Jonnathan Vinicius Lopes |
| Resumo: | Este Trabalho de Conclusão de Curso apresenta o desenvolvimento e a simulação de um gêmeo digital de um braço robótico articulado, utilizando a integração entre as plataformas SolidWorks e MATLAB/Simulink, por meio do ambiente Simscape Multibody. O objetivo principal é criar uma representação virtual detalhada do manipulador físico, capaz de reproduzir seu comportamento cinemático e dinâmico em tempo real, viabilizando testes de controle e planejamento de trajetória com alta fidelidade. O modelo mecânico foi inicialmente construído no SolidWorks, com peças desenvolvidas do zero e estruturadas para viabilizar três graus de liberdade rotacionais. Após a montagem completa, o robô foi exportado para o MATLAB no formato XML, utilizando a ferramenta Simscape Multibody Link. A partir desse modelo, foi gerado automaticamente um esquema físico de corpos rígidos e juntas rotacionais, compatível com simulações multiescalares. Na sequência, foram implementados blocos funcionais no Simulink para a geração de trajetórias no espaço cartesiano, utilizando matrizes de transformação homogênea 4×4, além de algoritmos de cinemática inversa que permitiram transformar poses desejadas em ângulos articulares. A realimentação foi realizada por meio de blocos PID, conectados a comparadores de erro angular, promovendo o controle independente de cada junta. A integração dos blocos resultou em um gêmeo digital funcional, testado com diferentes trajetórias e validado quanto à sua precisão e estabilidade. O modelo desenvolvido contribui para o avanço de aplicações em automação, ensino e desenvolvimento de protótipos digitais na área de robótica e sistemas ciberfísicos. |
| Abstract: | This Final Undergraduate Project presents the development and simulation of a digital twin of an articulated robotic arm, using the integration between SolidWorks and MATLAB/Simulink platforms, through the Simscape Multibody environment. The main objective is to create a detailed virtual representation of the physical manipulator, capable of reproducing its kinematic and dynamic behavior in real time, enabling high-fidelity testing of control and trajectory planning strategies. The mechanical model was initially built in SolidWorks, with custom-designed parts structured to enable three rotational degrees of freedom. After full assembly, the robot was exported to MATLAB in XML format using the Simscape Multibody Link tool. From this model, a physical schematic of rigid bodies and revolute joints was automatically generated, compatible with multiscale simulations. Subsequently, functional blocks were implemented in Simulink for generating Cartesian space trajectories using 4×4 homogeneous transformation matrices, along with inverse kinematics algorithms that converted desired poses into joint angles. Feedback control was performed using PID blocks connected to angular error comparators, enabling independent control of each joint. The integration of all components resulted in a functional digital twin, tested with various trajectories and validated in terms of accuracy and stability. The developed model contributes to advancing applications in automation, education, and the development of digital prototypes in the fields of robotics and cyber-physical systems. |
| Palavras-chave: | Gêmeo digital Digital twin Braço robótico Robotic arm Cinemática inversa Inverse kinematics Simulink Simulink |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::AUTOMACAO ELETRONICA DE PROCESSOS ELETRICOS E INDUSTRIAIS |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Insitituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás |
| Sigla da Instituição: | IFG |
| metadata.dc.publisher.department: | Câmpus Jataí |
| Citação: | SOUZA, E. G. Desenvolvimento de um gêmeo digital para um braço robótico com três graus de liberdade. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Instituto Federal de Goiás, Jataí, 2025. |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://repositorio.ifg.edu.br:8080/handle/prefix/2353 |
| Data do documento: | 24-Jul-2025 |
| Aparece nas coleções: | Bacharelado em Engenharia Elétrica |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| tcc_Eliseu Gonçalves Souza.pdf | TCC | 3,94 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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