MECANISMO ANTITRAVAMENTO PARA REDUTORES HARMÔNICOS: APLICAÇÃO EM ATUADORES DE PRÓTESES ATIVAS DE MEMBRO INFERIOR
Nome: GUILHERME GOMES FIOREZI
Data de publicação: 30/01/2026
Resumo: Os atuadores são essenciais para o funcionamento de diversos equipamentos robóticos das mais diversas indústrias da atualidade. Tais atuadores usualmente equipam redutores diretamente acoplados aos motores e, dependendo do tipo, podem ser mais ou menos afetados por eventos de sobrecargas. Os redutores harmônicos, apesar de possuir diversas vantagens, são os redutores mais afetados e, em muitos casos, podem ocasionar o chamado ratcheting. Nesse evento, o atuador trava e pode até causar a falha do redutor. Por isso, a indústria emprega limitadores de torque em diversos sistemas; entretanto, esses dispositivos comerciais, ao atuar, desacoplam totalmente o atuador da saída. Assim, além do tamanho excessivo, eles não resolvem problemas que podem ser gerados durante sua atuação em dispositivos médicos, por exemplo, próteses, em que o desacoplamento total pode levar à queda do usuário devido à falta de controlabilidade. Nesse intuito, esse trabalho apresenta
uma metodologia para o design de um mecanismo antitravamento que mantenha um acoplamento parcial entre a saída e o motor do atuador, através de molas, proporcionando um comportamento e absorção passiva da sobrecarga. A metodologia aborda o cálculo do torque máximo desejado e da rigidez à torção após a atuação. Para aplicação prática e demonstração, um mecanismo é projetado para a prótese de tornozelo da UFES Robotic Leg. Esse mecanismo antitravamento é testado em bancada para verificação dos valores obtidos teoricamente e com um indivíduo utilizando a prótese em quatro atividades do cotidiano para validação e avaliação dos impactos da incorporação do mecanismo. Os resultados indicam que o mecanismo projetado, utilizando a metodologia apresentada, atinge os requisitos de projeto estabelecidos, permitindo a execução dos movimentos de forma muito similar à antes da sua instalação na prótese. O protótipo possui 229 g, 60,91 Nm de torque limite estático médio, 241 Nm/rad de rigidez à torção média e aproximadamente ±10° de deslocamento angular. Alguns resultados necessitam de refabricação das peças para que se confirme a origem dos erros. No entanto, outras pequenas divergências entre o modelo e os
resultados experimentais podem ser reduzidas aplicando-se melhorias na modelagem, como por exemplo, a inclusão dos efeitos das molas torcionais após um melhor entendimento dos seus impactos.
Palavras-chaves: Limitador de torque. Redutor Harmônico. Antitravamento. Prótese robótica
