O desenvolvimento de sistemas mecatrônicos é um processo complexo, composto por múltiplas partes multidisciplinares, incluindo o desenvolvimento de software e projetos de equipamentos físicos, mas as soluções MathWorks® permitem que especialistas desenvolvam seus projetos com maestria diariamente.
Com o MATLAB e Simulink, você pode:
- Acelerar o desenvolvimento ao trabalhar paralelamente entre múltiplas equipes
- Prever e otimizar a performance dos seus sistemas
- Aprimorar a qualidade de sistemas mecatrônicos e realizar testes confiáveis com um menor número de protótipos físicos
- Eliminar erros manuais no processo de programação ao utilizar ferramentas que geram códigos automaticamente a partir de modelos de simulação
Especialistas em mecatrônica se apoiam diariamente no MATLAB e Simulink, que permitem criar e testar modelos virtuais de sistemas antes de serem construídos e otimizar o desempenho de máquinas através de simulações que tornam a programação mais precisa e automática. Além disso, as ferramentas garantem que os projetos estejam de acordo com padrões industriais e auxiliam na identificação e correção de erros, tornando o processo de desenvolvimento mais eficiente e confiável.
Exemplos de uso das soluções MathWorks® na mecatrônica
Desenvolvimento de Braços Robóticos para Remoção de Detritos Radioativos
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A Mitsubishi Heavy Industries desenvolveu um braço robótico para remoção de detritos de combustível nuclear na estação de energia nuclear de Fukushima Daiichi. Ao utilizar o MATLAB e Simulink, a empresa foi capaz de realizar testes de hardware, modelar e simular os eixos e controladores do robô. Como resultado, o tempo de desenvolvimento foi reduzido pela metade, a precisão de posicionamento superou as expectativas iniciais e uma plataforma compartilhada para colaboração interorganizacional foi estabelecida, facilitando a comunicação e compreensão entre diferentes partes interessadas no projeto.
O MATLAB e o Simulink permitem:
- Modelar Sistemas Complexos: Utilize o MATLAB e Simulink para desenvolver modelos detalhados dos eixos e controladores de braços robóticos. Esse processo permite otimizar o design, garantindo uma abordagem sistemática e eficiente no desenvolvimento do robô.
- Realizar Testes de Hardware: Com a ajuda do MATLAB, conduza testes robustos em hardware, avaliando fatores críticos como não-linearidade, responsividade e os impactos da resistência ao atrito. Esta etapa garante que os modelos estejam alinhados com o comportamento real dos componentes.
- Simular o Desempenho: Realize simulações avançadas do desempenho do braço robótico com o apoio do Simulink. Estas simulações ajudam na afinação no ajuste de ganhos de controladores, na determinação do torque necessário e na validação dos algoritmos, assegurando uma performance otimizada do sistema.
- Conectar Modelos: Integre com facilidade os modelos de robôs, mesmo os construídos em outras plataformas como o Gazebo, ao modelo de controlador no Simulink através do ROS. Esta integração assegura que diferentes componentes trabalhem em harmonia e eficiência.
- Analisar Resultados de Testes com Precisão: Através do MATLAB, processe e analise os resultados obtidos em testes funcionais. Estas análises são cruciais para avaliar o alcance móvel do robô, sua precisão de posicionamento e sua capacidade de escavação, garantindo que o sistema atenda às demandas do projeto.
- Promover Colaboração Interorganizacional: Use o Simulink como uma linguagem comum em colaborações. Esta abordagem facilita a discussão e compreensão dos designs de controle, tornando mais simples a colaboração entre diferentes equipes e organizações, otimizando o desenvolvimento do projeto.
Desenvolvimento de Sistemas de Freios Emergenciais para Robôs de Última Geração
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Desenvolvimento de Sistemas de Freios Emergenciais para Robôs de Última Geração A empresa 3T desenvolveu um sistema de frenagem de emergência para robôs utilizando técnicas de Model-Based Design com o Simulink e o HDL Coder. Esse método possibilitou a modelagem, verificação e implementação eficaz do controlador. Como resultado, o tempo necessário no cleanroom foi reduzido de semanas para dias. Além disso, mudanças tardias nos requisitos foram rapidamente implementadas e um bug complexo foi resolvido em apenas um dia. O uso do Simulink e do HDL Coder eliminou erros de programação, facilitando a implementação de mudanças solicitadas pelo cliente e acelerando o tempo de entrada no mercado.
O MATLAB e o Simulink permitem:
- Estudar a Viabilidade de Projetos: Utilize o MATLAB e o Simulink para realizar estudos de viabilidade, identificando se é possível desenvolver sistemas de frenagem ou outras soluções de controle para suas aplicações.
- Modelar o Sistema do Início ao Fim: Ao receber modelos mecânicos ou outros insumos, complemente-os com modelos de controle no Simulink e modelos eletrônicos no Simscape Electrical™, permitindo a simulação completa do sistema desejado.
- Simular Cenários Detalhadamente: Aprimore continuamente seus modelos de controlador no Simulink. Realize simulações de diversos cenários e sensibilidades de parâmetros para confirmar a viabilidade e eficácia do design proposto.
- Gerar Código VHDL Automaticamente: Após definir e otimizar seu modelo, utilize o HDL Coder para gerar código VHDL, facilitando a implementação em sistemas reais.
- Verificar e Validar a Implementação: Com o auxílio do HDL Verifier, testbenches para a verificação do código VHDL, assegurando a precisão e robustez do design antes de sua implementação final.
- Diagnosticar e Corrigir Rapidamente: Em face de problemas ou bugs, empregue o MATLAB e o Simulink para analisar dados registrados e simular situações problemáticas. Isso permitirá diagnósticos rápidos e correções eficientes, possibilitando a regeneração de códigos e atualizações em tempo hábil.
Aprimoramento de Precisão em Impressoras Comerciais
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A manroland, líder em inovação tecnológica em sistemas de impressão, buscou otimizar seus processos ao desenvolver controladores de alta precisão para suas impressoras. Utilizando as ferramentas MATLAB e Simulink da MathWorks®, a empresa implementou a metodologia Model-Based Design que permitiu simulações em tempo real e o desenvolvimento de sistemas produtivos eficazes. Esse processo resultou em uma redução de mais de 50% no tempo de desenvolvimento, possibilitando iterações de design em minutos ao invés de semanas. Além disso, as ferramentas da MathWorks ofereceram uma análise de erros mais eficiente, beneficiando não só a manroland, mas também seus clientes ao redor do mundo, minimizando tempos de resolução e reduzindo custos de suporte.
O MATLAB e o Simulink permitem:
- Implementar a Metodologia Model-Based Design: Utilize o MATLAB e Simulink para criar e modelar controladores, permitindo um processo de design mais ágil e integrado. Esta abordagem baseada em modelos facilita a experimentação de múltiplas ideias, integrando testes diretamente com o design. Ao adotar esse método, você pode agilizar a otimização de qualidade e funcionalidade, reduzindo substancialmente o tempo do ciclo de desenvolvimento.
- Realizar Simulações em Tempo Real: Com Simulink Real-Time™, execute simulações em tempo real, conectando modelos de controladores e plantas em diferentes PCs, otimizando a verificação do sistema antes da implantação.
- Validar Controladores de Forma Eficiente: Utilize o Simulink para criar simulações em malha fechadafechadas de controladores, garantindo que atendam aos requisitos funcionais antes da implementação em hardware real.
- Automatizar a Geração de Código: Use o Simulink Coder™ para converter modelos em código C otimizado. Essa automação agiliza o desenvolvimento e reduz erros, permitindo ajustes rápidos e validações contínuas no ciclo de desenvolvimento.
- Simular Comportamentos Anômalos: Use o modelo de planta do Simulink para recriar comportamentos anormais de impressoras, possibilitando um teste de controlador mais robusto sob diversas condições.
- Otimizar e Implementar Controladores: Ajuste o modelo do controlador para maximizar a performance e, em seguida, implante no ambiente de produção, garantindo precisão, tempo de resposta e cumprimento de especificações.
