Mecânica

Criado método para projetar melhores equipamentos, robôs e prédios

Criado método para projetar melhores equipamentos

Engenheiros civis criam estruturas - pontes e edifícios, por exemplo, utilizando fórmulas matemáticas, ou teoremas, que lidam com a ciência da estática. Engenheiros mecânicos projetam robôs, máquinas e mecanismos com seu próprio conjunto de teoremas, lidando com a cinemática, ou ciência do movimento.

Agora, um engenheiro mecânico da Universidade de Purdue, Estados Unidos, e um engenheiro civil da Universidade de Tel Aviv, Israel, criaram um novo conjunto de teoremas que melhoram o processo de elaboração de novos projetos, combinando a matemática tanto da cinemática quanto da estática.

O novo método matemático permitirá a criação de melhores estruturas civis, máquinas e robôs versáteis controlados por computador, conhecidos como manipuladores robóticos.

A matemática associada com a cinemática lida com os efeitos da velocidade e da aceleração resultantes do movimento. Estruturas estáticas, por sua vez, são inerentemente fortes em uma posição, mas podem se tornar fracas se essa posição se altera como resultado de um movimento imprevisto. Combinando a matemática da cinemática e da estática, atinge-se o melhor dos dois mundos, permitindo que os engenheiros projetem melhores estruturas, que poderão lidar com cargas resultantes de forças de movimento.

"Estes novos teoremas representam uma linguagem comum e oferecem um entendimento do que nós chamamos de dualidade entre a cinemática e a estática," explica Gordon R. Pennock, um dos criadores do novo método de cálculo. "O resultado prático é que os engenheiros poderão utilizar esse conhecimento para projetar melhores estruturas e melhores máquinas."

Os teoremas duais poderão permitir que os engenheiros civis projetem estruturas que lidem de forma mais eficiente com forças e "momentos", ou torque, associado com movimentos como aqueles causados por terremotos.

Eles também poderão ser incorporados em programas de computador, resultando em sistemas informatizados mais inteligentes, que os engenheiros poderão utilizar no projetos de novas máquinas e equipamentos.

Os pesquisadores esperam que os teoremas permitam a criação de uma nova classe de robôs multi-plataforma - que operem com vários planos de carga -, que conseguirão manter sua força mesmo quando alguma de suas partes apresentar defeito.

Um exemplo é um robô esférico, que contenha três placas curvas encaixadas umas dentro das outras. Esse design poderão ser útil em aplicações espaciais, em estruturas compactas que se expandem em estruturas maiores, como antenas.

Outro exemplo é um robô de 12 pernas que tenha duas plataformas planas: uma plataforma baixa que tem seis pernas, sustentada sobre o solo, e outra plataforma, conectada ao solo por quatro pernas e à plataforma inferior por duas pernas.

O artigo "The Duality between Kinematics and Statics," será publicado no exemplar de janeiro do periódico Journal of Mechanical Design.





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