Título: PROJETO, CONSTRUÇÃO E VALIDAÇÃO EXPERIMENTAL DE UM BRAÇO ARTICULADO DE MEDIÇÃO (BAM) COM CINCO GRAUS DE LIBERDADE
Título alternativo: DESIGN, CONSTRUCTION, AND EXPERIMENTAL VALIDATION OF A FIVE-DEGREE-OF-FREEDOM ARTICULATED ARM COORDINATE MEASURING MACHINE (AACMM)
Autoria de: Danyllo Andrade Silva
Orientação de: Belisario Nina Huallpa
Presidente da banca: Belisario Nina Huallpa
Primeiro membro da banca: Henrique Leandro Silveira
Segundo membro da banca: Leonardo Pratavieira Deo
Palavras-chaves: braço articulado de medição, cinemática direta, Denavit-Hartenberg, metrologia dimensional, encoder magnético.
Data da defesa: 23/06/2026
Semestre letivo da defesa: 2026-1
Data da versão final: 01/07/2026
Data da publicação: 01/07/2026
Referência: Silva, D. A. PROJETO, CONSTRUÇÃO E VALIDAÇÃO EXPERIMENTAL DE UM BRAÇO ARTICULADO DE MEDIÇÃO (BAM) COM CINCO GRAUS DE LIBERDADE. 2026. 78 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.
Resumo: Este trabalho apresenta o projeto, construção e a validação experimental simplificada da cinemática direta de um braço articulado de medição (BAM) com cinco graus de liberdade. O protótipo foi desenvolvido com foco em baixo custo, utilizando componentes fabricados por impressão 3D, sensores magnéticos AS5600, microcontrolador ESP32 e integração com um software desenvolvido em Python. A modelagem da cinemática direta foi realizada utilizando a convenção de Denavit-Hartenberg, permitindo determinar as coordenadas X, Y e Z da ponta de medição a partir dos ângulos das juntas. A validação foi conduzida por meio de três ensaios medição repetida de um ponto, medição de distâncias lineares e medição de um diâmetro conhecido. No Ensaio 1, os desvios padrão variaram entre 1,06 mm e 1,63 mm, indicando repetibilidade moderada dependente da configuração articular assumida pelo braço. No Ensaio 2, com distâncias de referência entre 1 mm e 300 mm, os desvios padrão permaneceram inferiores a 1 mm, indicando dispersão relativamente controlada, embora os erros médios e absolutos tenham evidenciado limitações de exatidão. No Ensaio 3, obteve-se diâmetro médio de 37,09 mm para referência de 32,00 mm, com erro relativo de 15,93. O custo estimado do protótipo foi de R 641,10, valor entre 13,7 e 291,2 vezes menor que o dos equipamentos comerciais analisados, indicando viabilidade econômica para fins didáticos e experimentais, embora o sistema ainda não deva ser tratado como instrumento metrológico certificado ou equivalente a equipamentos comerciais.
Abstract: This work presents the design, construction, and simplified experimental validation of the forward kinematics of a five-degree-of-freedom articulated arm coordinate measuring machine (AACMM). The prototype was developed with a focus on low cost, using 3D-printed components, AS5600 magnetic sensors, an ESP32 microcontroller, and integration with software developed in Python. The forward kinematic model was developed using the Denavit-Hartenberg convention, allowing the X, Y, and Z coordinates of the measuring tip to be determined from the joint angles. The validation was carried out through three tests repeated measurement of a point, measurement of linear distances, and measurement of a known diameter. In Test 1, the standard deviations ranged from 1.06 mm to 1.63 mm, indicating moderate repeatability dependent on the joint configuration assumed by the arm. In Test 2, with reference distances between 1 mm and 300 mm, the standard deviations remained below 1 mm, indicating relatively controlled dispersion, although the mean and absolute errors revealed accuracy limitations. In Test 3, an average diameter of 37.09 mm was obtained for a 32.00 mm reference, with a relative error of 15.93. The estimated cost of the prototype was BRL 641.10, which is 13.7 to 291.2 times lower than the commercial equipment analyzed, indicating economic feasibility for educational and experimental purposes. However, the system should not yet be treated as a certified metrological instrument or as equivalent to commercial measuring equipment.
URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.
Curso: G032 - ENGENHARIA MECÂNICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Danyllo Andrade Silva e Universidade Federal de Lavras
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