Protótipo de manipulador robótico para operações com radiofármacos

Abstract

A utilização de manipuladores robóticos tem auxiliado a humanidade no aumento da qualidade e produção de diversos produtos. Seu uso se faz ainda mais necessário em aplicações que envolvem risco à saúde do ser humano, como é o caso da manipulação de materiais radioativos. Considerando esse fato, neste trabalho é realizada a elaboração de um protótipo de manipulador robótico para automatizar o processo de fracionamento e armazenamento de radiofármacos. O protótipo é um modelo de manipulador serial de baixo custo, em metal usinado, utilizando juntas rotacionais, tendo como atuadores servomotores de corrente contínua. O controle dos atuadores ocorre através de um microcontrolador da família Arduíno. Foi elaborada uma GUI (Graphical User Interface) para interface homem-máquina, além do uso do software MATLAB para o processamento de dados e cálculo da cinemática direta e inversa. Foi realizado um estudo do caso com análise da cinemática direta e inversa da posição, da velocidade e da aceleração, sendo a mesma numericamente provada, bem como avaliação das singularidades presentes no manipulador proposto. Por fim, foram executados ensaios de desempenho em conformidade com a norma ISO 9283/1995 para verificação da precisão e repetibilidade do protótipo, obtendo-se precisão de aproximadamente 15 mm e repetibilidade de aproximadamente 27 mm.

The use of robotic manipulators has assisted humanity in increasing the quality and production of various products. Its use is even more necessary in applications involving human health risks, such as the handling of radioactive materials. Considering this fact, in this work the elaboration of a robotic manipulator prototype is carried out to automate the process of fractionation and storage of radiopharmaceuticals. The prototype is a model of low cost serial manipulator in machined metal using rotational joints, with DC servo motors as actuators. The control of the actuators occurs through a microcontroller of the Arduino family. A GUI (Graphical User Interface) was developed for man-machine interface, besides the use of MATLAB software for data processing and calculation of direct and inverse kinematics. A case study with direct and inverse kinematics analysis of position, velocity and acceleration was performed, being the same numerically proven, as well as evaluation of the singularities present in the proposed manipulator. Finally, performance tests in accordance with ISO 9283/1995 norm were performed to verify the accuracy and repeatability of the prototype, obtaining accuracy of approximately 15 mm and repeatability of approximately 27 mm.