Eduardo Lobo Lustosa Cabral

Departamento de Engenharia Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos

Escola Politécnica

Universidade de São Paulo

E-mail: elcabral@usp.br

Telefone: +55-11-3091-5575

Formação Acadêmica

1. Ph.D. em Dinâmica dos Sistemas e Controle, Massachusetts Inst. of Technology (MIT), E.U.A. – 1989.

2. MSc, Engenharia Nuclear, IPEN – USP – 1985.

3. Engenheiro Mecânico, Escola Politécnica da USP – 1982.

Disciplinas Ministradas

1. Graduação

· PMR2400 – Controle e Automação II

· PMR2560 – Elementos de Robótica

2. Pós-Graduação

· PMC5224 – Sistemas de Controle em Tempo Discreto Aplicados à Engenharia Mecânica

Áreas de Pesquisa

· Sistemas de Controle;

· Modelagem e Dinâmica dos Sistemas;

· Robótica;

· Visão Computacional;

· Redes Neurais;

· Reconhecimento de Padrões.

Projetos de Pesquisa

1. Visão Estéreo Omnidirecional Baseada em Espelho Duplo de Perfil Hiperbólico

Esse projeto consiste no desenvolvimento de um sistema de visão estéreo omnidirecional (ou panorâmica) utilizando uma câmera acoplada a um espelho duplo (ou de duas seções coaxiais) com perfil hiperbólico. Esse sistema tem a vantagem de permitir visão estéreo com uma única imagem. O perfil hiperbólico apresenta as vantagens de possuir centro único de projeção e do mapeamento de um ponto do espaço no plano imagem da câmera ser descrito por uma equação simples. Para se ter a mesma resolução nas imagens das duas seções do espelho é necessário com que o eixo da seção externa do espelho seja rotacionado em relação ao centro óptico da câmera. A partir de uma única imagem obtida pelo sistema de visão estéreo omnidirecional, utilizando-se algoritmos de visão estéreo realiza-se a reconstrução tridimensional. Para que as medidas de posição de objetos no espaço sejam precisas, é necessário primeiramente calibrar o sistema de modo a compensar erros de fabricação do espelho e de montagem da câmera e do espelho. O algoritmo de recuperação tridimensional será implementado em um hardware dedicado (baseado em um processador DSP capaz de realizar os cálculos em tempo real) de forma a permitir que o sistema opere sem a necessidade de suporte de um micro-computador.

Período: início em 12/2004.

2. Robô Hper-redundante com Atuadores Binários

O objetivo deste trabalho é projetar e construir um robô hiper-redundante com atuadores binários que tenha a mesma capacidade de carga, volume de trabalho, velocidades e repetibilidade de um robô industrial de porte pequeno. A repetibilidade de cerca de 0,1 mm dos robôs industriais será obtida com o robô binário colocando-se na sua extremidade um mecanismo com 3 GL não binários. Este robô terá a capacidade de operar no mesmo ambiente dos robôs industriais tradicionais de forma a substituir vários robôs tradicionais em razão de seu alto grau de manobrabilidade e capacidade de evitar obstáculos. Este robô terá uma estrutura seriada constituída por módulos com atuadores binários. Prevê-se que cada módulo tenha 3 GL, sendo dois com movimento de rotação (com eixos de rotação perpendiculares entre si) e um com movimento de translação. O número de graus de liberdade esperado para este robô é cerca de trinta, com cerca de dez módulos. Contudo, um estudo mais detalhado da mobilidade deste robô será realizado de forma a definir o número necessário de módulos e mesmo a melhor disposição dos graus de liberdade de cada um. O mecanismo com movimento continuo colocado na extremidade do robô terá 3GL com movimentos de rotação. Cada atuador deste mecanismo terá uma pequena amplitude de movimento, somente o suficiente para alcançar continuamente o espaço definido entre os pontos alcançados pelas articulações binárias. A estrutura mais adequada para este mecanismo será estudada de forma a definir tamanho dos ligamentos e disposição das aritulações.

Período: início em 03/2004.

3. Motor Pneumático de Alta Rigidez

Esse projeto teve por objetivo desenvolver um motor pneumático de alta rigidez e alta precisão de posicionamento. Um motor pneumático de alta rigidez consiste em um motor de palhetas acoplado de forma conveniente a um redutor de velocidade angular de tração. Faz parte deste projeto o desenvolvimento de uma válvula pneumática proporcional de 4 vias, uma nova concepção de motor pneumático e um redutor de velocidades planetário a tração de alta relação de redução e alta precisão. Além disso, foi desenvolvido e implementado um sistema de controle para controlar com precisão a posição do eixo de saída do redutor de velocidades.

Período: 12/1994 a 08/98.

4. Controle de Sistemas Dinâmicos Não-Lineares por Redes Neurais

Esse projeto teve por objetivo o desenvolvimento de novas concepções de redes neurais para o controle de sistemas dinâmicos caracterizados por uma alta não-linearidade. Uma nova arquitetura de rede neural baseada na fisiologia dos neurônios biológicos, com sinapses adaptativas foi desenvolvida e aplicada com sucesso no controle de braços robóticos e sistemas nucleares.

Período: de 03/1995 a 05/1998.

5. Estudo Dinâmico e de Controle de um Motor Pneumático de Alta Rigidez

Esse projeto teve por objetivo analisar e estudar a dinâmica de um motor pneumático de alta rigidez e alta precisão de posicionamento, com a finalidade de desenvolver um sistema de controle de precisão.

Período: 04/91 a 08/93.

Livro em Elaboração: Robôs Industriais

Capítulo 1: Introdução;

Capítulo 2: Aspectos Construtivos Básicos;

Capítulo 3: Aplicação e Critérios de Seleção;

Capítulo 4: Preliminares Matemáticos;

Capítulo 5: Cinemática Direta;

Capítulo 6: Cinemática Inversa;

Capítulo 7: Estática;

Capítulo 8: Dinâmica;

Capítulo 9: Planejamento de Trajetória;

Capítulo 10: Controle de Posição e Trajetória;

Capítulo 11: Controle de Força;

Capítulo 12: Programação;

Capítulo 13: Visão Robótica;

Capítulo 14: Outros Tipos de Robôs.

Publicações

Artigos Publicados em Periódicos Internacionais e Nacionais

· Roberto N. de Mesquita, Daniel K. S. Ting, Eduardo L. L. Cabral and Belle R. Upadhyaya. “Calssification of Steam generator Tube Defects for Real-Time Applications Using Eddy Current Test Data and Self-Organizing Maps”. Real-Time Systems, Vol. 27, pp. 49-70, 2004.

· Eduardo L. L. Cabral, Marcos C. Hunold and Carlos C-C Tu. “Air Flow in a Plate Valve with Unequal Upstream and Downstream Orifice Sizes”. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, 2002 vol. 216 no. C4 (Journal of Mechanical Engineering Science, April 2002), London, UK, pp 459-471.

· Benedito D. Baptista Fo e Eduardo L. L. Cabral. “A New Neural Network Concept for the Control of Nuclear Reactor Systems.” Learning and Nonlinear Models – Revista da Sociedade Brasileira de Redes Neurais, Vol. 1, no. 1, pp. 11-31, 2002.

· Eduardo L. L. Cabral, Marcos C. Hunold e Giovanni M. Gouveia. Válvula Reguladora de Fluxo Tipo Placa Multivias de Contra Pressão Reduzida. Revista da Propriedade Industrial, RPI No. 1517, pg. 58, Brasil, Fevereiro 2000.

· Benedito D. Baptista Fo., Eduardo L.L. Cabral and Adalberto J. Soares. “A New Approach to Artificial Neural Networks”. IEEE Transactions on Neural Networks, Vol. 9, No. 6, November 1998.

· Cabral, E.L.L. “Hierarchical Expansion Method in the Solution of the Two Group Two Dimensional Neutron Diffusion Equation”. Revista Brasileira de Pesquisa e Desenvolvimento, Vol. 1, No. 2, Agosto 1996.

· Carlos C.-C. Tu, Eduardo L. L. Cabral e Rodolfo Molinari. Motor pneumático de alta rigidez. Patente industrial br 9.005.356. Revista da Propriedade Industrial, No. 1122, pp.14, Junho 1992.

· Cabral, E.L.L., Matone, R. e Ciparrone, Fo. “Um Método Eficiente para Computação da Cinemática Inversa de Manipuladores de Cadeia Aberta Utilizando Impedance Control”, Edição Especial Revista Brasileira de Ciências Mecânicas - Anais do XI COBEM Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica, ABCM, São Paulo, vol. XIII, série A, pag. 513-516, dezembro, 1991.

Patentes

· E.L.L. Cabral, M.C. Hunold e G.M. Gouveia, Válvula Reguladora de Fluxo Tipo Placa Multivias de Contra Pressão Reduzida, Carta Patente de Invenção No PI 9702971-8, Instituto Nacional da Propriedade Industrial, São Paulo, Abril 2002.

· Carlos C.C. Tu, Eduardo L. L. Cabral e Marcos C. Hunold. Redutor Planetário a Tração de Precisão. Pedido de Patente – Instituto Nacional da Propriedade Industrial, Processo n^o PI0003295-6, São Paulo, Julho 2000.

· E.L.L. Cabral, M.C. Hunold e G.M. Gouveia, Válvula Reguladora de Fluxo Tipo Placa Multivias de Contra Pressão Reduzida, Pedido de Patente – Instituto Nacional da Propriedade Industrial, Protocolo INPI n^o 003575, São Paulo, Outubro 1997.

· C. Chien-Ching Tu, E.L.L. Cabral e R. Molinari, Motor Pneumático de Alta Rigidez, Pedido de Patente – Instituto Nacional da Propriedade Industrial, Processo INPI n PI 9005356, São Paulo, Outubro 1990.

Trabalhos Publicados em Reuniões Técnicas Internacionais

· E. L. L. CABRAL, F. S. NAGAHASHI e M. C. HUNOLD, Design, Construction and Test of a Two-Stage Planetary Traction Speed Reducer, In Proceedings of 17^th International Congress of Mechanical Engineering (Anais in CD ROM), São Paulo, 10-14 de Novembro de 2003.

· E. L. L. CABRAL, M. C. HUNOLD e C. C. C. TU, Redutor Planetário a Tração, In Proceedings do VI Congresso Ibero-Americano de Eng. Mecânica, pp. 1273-1278, Coimbra, Portugal, 15-18 de Outubro de 2003.

· Navarro, R. M. E Cabral, E. L. L. Development of a System for Monitoring and Diagnosis of Steam Generator Tubes Using Artificial Intelligence Techniques on Eddy Current Test Signals. International Nuclear Atlantic Conference, Anais em CDROM, Rio de Janeiro, Agosto, 2002.

· Mesquita, R.N.; Cabral, E.L.L.; and Upadhyaya, B.R. Classification of Steam Generator Tube Defects Using Linear Predictive Coding and a Self-Organizing Neural Network. MARCON 2001 – Maintenance and Reliability Conference, Gatlinburg, U.S.A., May 6-9, 2001.

· E.L.L. Cabral and G. Sabundjian. Hierarchical Expansion Method in the Solution of the Navier-Stokes Equations for Incompressible Fluids in Laminar Two-Dimensional Flow. Proceedings of First MIT Conference on Computational Fluid and Solid Mechanics, Boston, U.S.A., Junho 12-15, 2001.

· Benedito Dias Baptista Fo. and Eduardo Lobo Lustosa Cabral. A Neural Network Concept for Control of Nuclear Reactor Systems. Proceedings of ICONE 8 – 8^th International Conference on Nuclear Engineering, Anais em CDROM, Baltimore, U.S.A., April 2-6, 2000.

· Benedito Dias Baptista Fo. and Eduardo Lobo Lustosa Cabral. Planar Two-Link Manipulator Control with Multiple-Synapse Neural Network Controller. Proceedings of the International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, pg. 647-652. Atlanta, U.S.A., September 19-23, 1999.

· Matone, R., Tsuzuki, M.S.G., Cabral, E.L.L., Miyagi, P.E., Moscato, L.A., An Integrated System for Inverse Kinematics Using a New Numerical Method, IMACS/SICE – International Symposium on Robotics, Mechatronics and Manufacturing Systems' 92, pag. 707-712, Kobe, Japão, setembro, 1992.

· Matone, R., Cabral, E.L.L., Moscato, L.A., A New Method for Inverse Kinematics of Redundant Manipulators, 2nd IASTED International Conference on Computer Applications in Industry, pag. 343-346, Alexandria, Egito, maio, 1992.

· Cabral, E.L.L., Meyer, J.E., A Supervisory Controller for Large PWR Cores, 7th Power Plant Dynamics, Testing and Control Symposium, Knoxville, E.U.A, maio, 1989.

· Cabral, E.L.L., Meyer, J.E., Real-time Three-Dimensional Thermal-Hydraulic Model for Large PWR Cores, 7th Power Plant Dynamics, Testing and Control Symposium, Knoxville, E.U.A, maio, 1989.

Trabalhos Publicados em Reuniões Técnicas Nacionais

· Cabral, E.L.L. e Hunold, M.C. Projeto de Controle de um Sistema de Posicionamento Penumático Rotativo. COBEM 01 - XV Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica. Anais em CD-ROM, Uberlândia, 26-30 November 2001.

· Gaianê Sabundjian e Eduardo Lobo Lustosa Cabral. Aplicação do Método da Expansão em Funções Hierárquicas na Solução das Equações de Navier-Stokes para Fluidos Incompressíveis. XII ENFIR – Encontro de Física de Reatores e Termohidráulica, Anais em CD-ROM,. Rio de Janeiro, 15-20 Outubro, 2000.

· Eduardo Lobo Lustosa Cabral, Giovanni Mamão Gouveia e Marcos Costa Hunold. Válvula Reguladora de Fluxo de Contra Pressão Reduzida. COBEM 99 – XV Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica. Anais em CD-ROM. Águas de Lindóia, 22-26 Novembro, 1999.

· Eduardo Lobo Lustosa Cabral e Marcos Costa Hunold. Modelo Matemático de um Motor Pneumático de Palhetas. COBEM 99 - XV Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica. Anais em CD-ROM. Águas de Lindóia, 22-26 Novembro, 1999.

· Eduardo Lobo Lustosa Cabral. Válvula Reguladora de Fluxo de Contra Pressão Reduzida. H&P Show 99 – Congresso e Feira de Hidráulica e Pneumática, 40 págs. São Paulo, 5-8 de Outubro, 1999.

· Benedito Dias Baptista Fo. and Eduardo Lobo Lustosa Cabral. Controle de um Manipulador B-Articulado com uma Rede Neural de Contatos Multi-Sinápticos. Anais do IV Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente, pág. 119-124. São Paulo, 8-10 Setembro, 1999.

· A.C.I. Rodrigues, A.T. e Silva, E.L.L. Cabral e R.N. de Mesquita, Análise de Acidentes de Inserção de Reatividade Postulados para o Reator IEA-R1m, XI ENFIR - Encontro de Física de Reatores e Térmica-Hidráulica, Poços de Caldas, Agosto 1997.

· R.N. de Mesquita, E.L.L. Cabral e A.C.I. Rodrigues, Análise de Acidentes de Perda de Vazão para o Reator IEA-R1m, XI ENFIR - Encontro de Física de Reatores e Térmica-Hidráulica, Poços de Caldas, Agosto 1997.

· E. Maprelian, E.L.L. Cabral e A.T. e Silva, Análise dos Acidentes de Perda de Refrigerante do Reator IEA-R1m a 5 MW, XI ENFIR - Encontro de Física de Reatores e Térmica-Hidráulica, Poços de Caldas, Agosto 1997.

· Cabral, E.L.L., The Solution of the Neutron Diffusion Equation by the Hierarchical Expansion Method, VI CGEN - Congresso Geral de Energia Nuclear, Rio de Janeiro, 1996.

· Cabral, E.L.L., Barreto, M.P., Sasaki, T.M. e, Adamowski, J.C., Pesquisa e Desenvolvimento em Robótica Visando a Integração Empresa & Universidade, 2^o Simpósio Sobre Robótica, SOBRACON, São Paulo, março, 1994.

· T.N. Conti, G. Sabundjian, F.Araujo Fo. e E.L.L. Cabral, TEMA ESPECIAL de Térmo-Hidráulica-3: Remolhamento de uma Seção de Testes Tubular por Injeção Inferior de Refrigerante - Resultados do Grupo do IPEN/CNEN-SP, IX ENFIR Encontro Nacional de Física de Reatores e Termohidráulica, pag. 31-33, Caxambú, MG, outubro, 1993.

· Cabral, E.L.L. and Matone, R., An Artificial Neural Network Model for the Inverse Dynamics of a Three Degree of Freedom Robot Manipulator, DINAME 93 V Symposium on Dynamics Problems of Mechanics, pag. 163-164, Santo Amaro da Imperatriz, SC, março, 1993.

· Cabral, E.L.L., Matone, R. e Ciparrone, F., Um Método Eficiente para Computação da Cinemática Inversa de Manipuladores de Cadeia Aberta Utilizando “Impedance Control”, XI COBEM: Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica, pag. 513-516, São Paulo, dezembro, 1991.

· Cabral, E.L.L. and Meyer, J.E., Three-Dimensional Thermal-Hydraulic Information in Real Time for Large PWR Cores, VIII ENFIR: Encontro Nacional de Física de Reatores e Termoidráulica, pag. 327-333 , Atibaia, SP, setembro, 1991.

· Hunold, M.C., Myoshi, N., e Cabral, E.L.L., Estudo Comparativo de Diferentes Técnicas de Validação de Sinais, 1 COBISA: Congresso Brasileiro de Instrumentação, pag. 4.1-4.12, São Paulo, SP, 1991.

· Cabral, E.L.L., Modelagem e Simulação, Simpósio EPUSP Sobre Automação e Controle de Processos, pag. 41-62, Cubatão, SP, setembro, 1990.

· Cabral, E.L.L., e Faya, A.G., Modelo Matemático para o Estudo do Comportamento Dinâmico de Geradores de Vapor Verticais de Tubos em U com Circulação Natural, V ENFIR: Encontro Nacional de Física de Reatores, vol. II, pag. 508-523, Rio de Janeiro, abril, 1985.

Resumos Publicados em Reuniões Técnicas Nacionais

· Rubens G. Araújo Jr., Eduardo L.L. Cabral e Carlos C.C. Tu. Redutor Planetário à Tração de um Estágio. 6^o SICUSP – Simpósio de Iniciação Científica da USP. Vol. 2, pp. 362. São Carlos, Novembro 1998.

· Jaime A. Boscov e Eduardo L.L. Cabral, Motor Pneumático de Parafuso, 3^o Simpósio de Iniciação Científica da USP - Exatas e Engenharia, Vol. 2, São Carlos, Dezembro 1995.

· Fernando A. de Paula e Eduardo L.L. Cabral, Estudo da Dinâmica e Controle de um Robô Manipulador de Cadeia Fechada, 3^o Simpósio de Iniciação Científica da USP - Exatas e Engenharia, Vol. 2, São Carlos, Dezembro 1995.

· A.A.C. Mendes e E.L.L. Cabral, Construção e Teste de um Redutor Harmônico de Tração, 2^o Simpósio de Iniciação Científica e Tecnológica, USP/CNPq, São Paulo, setembro, 1994.

· J.J.P.Z.S. Tavares e E.L.L. Cabral, Redutor Harmônico por Atrito, 1º Simpósio de Iniciação Científica e Tecnológica, USP/CNPq, pag. OE08, São Paulo, maio, 1993.

· M.R. Shiomi, E.I. Tamai, C.C. Tu, E.L.L. Cabral, Motor Pneumático de Alta Rigidez, 9º CICTE Congresso de Iniciação Científica e Tecnológica em Engenharia, CETEPE-EESC-USP, pag. 290, São Carlos, dezembro, 1990.

Trabalhos Publicados em Boletins Internos da Escola Politécnica da USP

· F. S. NAGAHASHI, E. L. L. CABRAL, Projeto, Construção e Testes de um Redutor Planetário de Duplo Estágio a Tração, Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Depto. Eng. Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos, BT/PMR/0214, São Paulo, 2003.

· R. N. DE MESQUITA e E. L. L. CABRAL, Classificação de Defeitos em Tubos de Gerador de Vapor de Plantas Nucleares Utilizando Mapas Auto-Organizáveis, Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Depto. Eng. Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos, BT/PMR/0314, São Paulo, 2003.

· Marcos Costa Hunold e Eduardo L. L. Cabral. Sistema de Posicionamento Pneumático Rotativo. Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Depto. Eng. Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos, BT/PMR/9905, São Paulo, 2000.

· Gaianê Sabundjian e Eduardo L. L. Cabral. Aplicação do Método da Expansão em Funções Hierárquicas na Solução das Equações de Navier-Stokes para Fluidos Incompressíveis. Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Depto. Eng. Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos, BT/PMR/0002, São Paulo, 2000.

· M. S. Urbano e E.L.L. Cabral. Projeto de Concepção Mecânica de um Robô Manipulador de Seis Graus de Liberdade. Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Depto. Eng. Mecânica, BT/PMC/108, São Paulo, 1997.

· C.A.F. Cisneros, E.L.L. Cabral e C.C.C. Tu, Redutor Planetário Composto à Tração, Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Depto. Eng. Mecânica, BT/PMC/91, São Paulo, 1996.

· G.M. Gouveia e E.L.L. Cabral, Válvula Pneumática Proporcional de Quatro Vias, Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Depto. Eng. Mecânica, BT/PMC/89, São Paulo, 1996.

· Matone, E.L.L. Cabral, L.A. Moscato, Uma Adaptação Eficiente no Método de Newton-Raphson para Cinemática Inversa de Robôs Manipuladores, Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Depto. Eng. Mecânica, BT/PMC/78, São Paulo, 1995.

· Hunold, M.C. e E.L.L. Cabral, Estudo do Comportamento Dinâmico de um Motor Pneumático de Alta Rigidez, Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Depto. Eng. Mecânica, BT/PMC/40, São Paulo, 1994.

· Matone, E.L.L. Cabral, L.A. Moscato, Um Estudo sobre Parâmetros para Descrição da Orientação do Efetuador de Robôs Manipuladores, Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Depto. Eng. Mecânica, BT/PMC/11, São Paulo, 1993.

· Cabral, R. Matone, F.A.M. Ciparrone, Um Método Eficiente para Computação da Cinemática Inversa de Manipuladores de Cadeia Aberta Utilizando “Impedance Control”, Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Depto. Eng. Mecânica, BT/PMC/12, São Paulo, 1993.

· Matone, E.L.L. Cabral, L.A. Moscato, Uma Adaptação Eficiente no Método de newton-Raphson para Cinemática Inversa de Robôs Manipuladores, Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Depto. Eng. Mecânica, BT/PMC/78, São Paulo, 1995.

Relatórios de Projetos

· Eduardo L. L. Cabral. Motor Pneumático de Alta Rigidez (MPAR). Relatório Técnico, Projeto FAPESP n^o 94/2659-7. Departamento de Engenharia Mecânica da Escola Politécnica da USP. Julho de 1998.

· Eduardo L. L. Cabral. Estudo da Dinâmica e do Controle de Motor Pneumático de Alta Rigidez. Relatório Técnico, Projeto FAPESP n^o 90/3397-5. Departamento de Engenharia Mecânica da Escola Politécnica da USP. Agosto de 1993.