Robôs Manipuladores

CursoTecnologia em Automação e

Robótica

DisciplinaIntrodução à Automação e

Robótica

Prof. Rafael Medina

Robôs Manipuladores


Definição conforme a Associação de Indústrias da Robótica (RIA):

- A tarefa a realizar deve estar previamente programada e seu acionar depende desse programa de controle;

Um robô industrial é um manipulador reprogramável, multifuncional, projetado para mover materiais, peças, ferramentas ou dispositivos especiais em movimentos variáveis programados para a realização de uma variedade de tarefas.

Dessa definição podemos concluir que:

- Tem como principal objetivo deslocar materiais, podendo ser peças diversas, ferramentas que irão trabalhar sobre uma peça, sistemas de visão, entre outras possibilidades...


Tipo mais conhecido - Braço mecânico


Características Construtivas e Funcionais


Estrutura dos Robôs ManipuladoresA estrutura de um robô manipulador consiste basicamente numa série de corpos rígidos, idealmente sem deformação pela ação de forças aplicadas sobre estes.

Em geral são feitos de material resistente como o aço, denominados “elos” ou “links”. Podem ter diversos tamanhos e formas, dependendo da aplicação.

Podem ser montados em bases fixas, que podem também estar montada em uma superfície fixa, ou num veículo que lhe permite deslocamento pelo local de trabalho.

O ponto extremo do último elo é conhecido como “punho”, onde costuma estar fixado o “efetuador”.


Possibilidades de Movimento:

Rotação: onde o elo pode girar num determinado ângulo em relação ao elo anterior.

Nesse caso, a junta chama-se de revolução!


Possibilidades de Movimento:

Linear: onde um elo se afasta ou aproxima do elo anterior a uma determinada distância.

Nesse caso, a junta chama-se prismática!


Graus de Liberdade

É a definição do total de juntas do manipulador. Pode ser conhecido por DOF (iniciais em inglês).

Geralmente, um robô manipulador tem 6 graus de liberdade.

Braço mecânico de 3 graus de liberdade


Anatomia dos Manipuladores

Na maioria dos robôs manipuladores industriais, independentemente do tamanho e formas de seus elos, dispõe-se de quatro configurações básicas:

1. Coordenadas Cartesianas

2. Coordenadas Cilíndricas

3. Coordenadas Esféricas ou Polares

4. Coordenadas de Revolução



Definição: As três primeiras juntas são prismáticas (cada um dos elos tem um movimento de deslocamento linear em relação ao elo anterior, ou à base no caso do primeiro elo).

Aplicação: São muito utilizados para cobrir uma grande área livre de obstáculos, sem movimentos complicados.

Exemplos: - Montagem de carros

- Indústria metalúrgica em geral

Vantagem: Facilidade de programação



Robô de coordenadas cartesianas



Definição: A primeira junta é de revolução, sendo as outras duas prismáticas.

O espaço de trabalho será um cilindro.



Robô de coordenadas cilíndricas


3. Coordenadas Esféricas

Definição: As duas primeiras juntas são de revolução e a terceira prismática.

O espaço de trabalho será uma esfera.


3. Coordenadas Esféricas

Desenho de um robô de coordenadas esféricas



Definição: As três primeiras juntas são de revolução

Aplicação: Podem alcançar qualquer ponto dentro do volume de trabalho com relativa flexibilidade, porém com grande dificuldade para controle dos três elos.

Desvantagem: Complexidade com os algoritimos de controle do braço.



Braço mecânico de 3 graus de liberdade

Garras

Todo robô manipulador tem em algum ponto da sua estrutura física um dispositivo chamado de “efetuador” ou “orgão terminal”, ou seja, um dispositivo fixado no final do último elo do manipulador e que permite ao robô realizar uma tarefa específica.

Os vários tipos podem ser classificados em duas categorias principais:

Ferramentas



Objetos pequenos: - componentes eletrônicos

- garrafas

- caixas de papelão

Garras

São efetuadores destinados a pegar e segurar objetos para seu deslocamento dentro do espaço de trabalho do manipulador.

Objetos grandes: - carros

- máquinas


Garras a vácuo

Tipos de Garras

Garras com dedos de movimentação mecânica

Eletroímãs ou garras ativadas eletromagneticamente

Ganchos tipo de guindaste

Adesivos ou garras feitas com material adesivo


Garras com dedos de movimentação mecânica

Garra acionada por came Garra acionada por parafuso

Garra acionada por sem fim


Exemplos utilizados em aplicações robóticas:

- Pontas de solda;

- Bicos para pintura;

- Mandris para operações como furação, polimento ou retífica;

- Aplicadores de adesivo líquido para montagem;

- Maçaricos;

- Ferramentas de corte por jato de água;

- Ferramentas de corte a laser;

- Etc...

Ferramentas

São efetuadores destinados a algumas aplicações onde existe a necessidade de trabalhar sobre um determinado objeto.


Ponta de solda por arco solidário ao punho como efetuador

Referências

- CRAIG, J. J. Introduction to robotics, mechanics and control. AddisonWesley, 1986.

- CRITCHLOW, Arthur. Introduction to robotics. USA, Macmillan, 1985.

- GROOVER; WEISS; NAGEL; ODREY. Robótica, tecnologia e programação. São Paulo, McGraw-Hill, 1989.

- NOF, Shimon Y. Handbook of industrial robotics. USA, John Wiley andsons, 1985.

- SALANT, Michael. Introdução à Robótica. São Paulo, McGraw-Hill, 1991.

- ULLRICH, Roberto. Robótica, uma introdução. Rio de Janeiro, Campus, 1987.

- PAZOS, Fernando. Controle adaptativo/robusto em modo dual para robôs manipuladores. Rio de Janeiro COPPE / UFRJ, 2000.

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