Robótica Industrial

Automação da Produção• Automação– É uma tecnologia que faz uso de sistemas mecânicos,

elétricos, eletrônicos e de computação (emprego de robôs) para efetuar o controle de processos produtivos.

– Exemplo: linha de montagem automotiva.

Automação da Produção

Automação da Produção

• Os robôs são totalmente programáveis, possuem braços móveis e são empregados em uma variedade de atividades– Carregamento e descarregamento de máquinas– Soldagem– Pintura e jateamento– Processos de conformagem e usinagem

Automação da Produção• Pintura Automotiva

Automação da Produção• Usinagem Automatizada

Automação da Produção• Soldagem Automatizada

Fundamentos da tecnologia de robôs• A robótica abrange tecnologia de mecânica, eletrônica e computação.

Alem disso, participam em menor grau teoria de controle, microeletrônica, inteligência artificial, fatores humanos e teoria de produção.

• Trataremos apenas de robôs industriais (empregados na automação da produção).

• Na terminologia apresentada para robôs industriais, um robô será composto de um circuito eletrônico computadorizado de controle e um mecanismo articulado denominado manipulador.

• Consideramos neste texto que são termos idênticos:– robô, – braço mecânico, – mecanismo robótico, – manipulador, – manipulador mecânico– manipulador robótico

Anatomia dos Braços Mecânicos Industriais• Braço

– São Elos unidos por juntas de movimento relativo.– O braço é fixado a base por um lado e ao punho pelo outro

• Juntas– As juntas são acopladas aos acionadores, ou atuadores (por exemplo

motores) para realizarem os movimentos individualmente– Elas são instruídas por um sistema de controle.

Anatomia dos Braços Mecânicos Industriais

• Punho– Constitui-se de várias juntas próximas entre si, que permitem a

orientação do órgão terminal .

• Órgão Terminal– Mão ou ferramenta destinada a realizar a tarefas específica

Tipos de Juntas• As juntas podem ser classificadas comoAs juntas podem ser classificadas como

– Prismática ou linear (L) Prismática ou linear (L) • Move em linha reta. São compostas de duas hastes que deslizam entre si;

– Rotativa de torção ou torcional (T) Rotativa de torção ou torcional (T) • Os elos de entrada e de saída tem a mesma direção do eixo de rotação

da junta.– Rotativa rotacional (R): Rotativa rotacional (R):

• Os elos de entrada e de saída são perpendiculares ao eixo de rotação da junta.

– Rotativa revolvente (V): Rotativa revolvente (V): • O elo de entrada possui a mesma direção do eixo de rotação, mas o elo de

saída e perpendicular a este.

Tipos de Juntas• Junta prismática ou linear (L)

– Move em linha reta. São compostas de duas hastes que deslizam entre si;

Tipos de Juntas• Rotativa de torção ou torcional (T )

– Os elos de entrada e de saída tem a mesma direção do eixo de rotação da junta.

Eixo de rotação: ------

Tipos de Juntas• Rotativa rotacional (R)

– Os elos de entrada e de saída são perpendiculares ao eixo de rotação da junta.

Eixo de rotação

Eixo de rotação: ------

Tipos de Juntas• Rotativa revolvente (V):

– O elo de entrada possui a mesma direção do eixo de rotação, mas o elo de saída e perpendicular a este.

Eixo de rotação: ------

Configuração do braço (robô)• Nomenclatura para os manipuladores e ao punho é baseado nos tipos de juntas

utilizadas na cadeia de elos.• Configurações típicas para o braço e o punho de robôs industriais

Configuração do braço (robô)

Configuração do braço (robô)• Robô Cartesiano (LLL):

– Usa três juntas lineares. É o robô de configuração mais simples. Ele desloca as três juntas uma em relação a outra.

Configuração do braço (robô)• Robô Cilíndrico (LVL):

– Ele possui na base uma junta linear (L), sobre a qual apóia-se uma junta rotativa (revolvente (V)) . Uma terceira junta linear (L) é conectada na junta rotativa formando uma configuração LVL

V

L

L

Configuração dos robôs• Robô Scara: – Ele possui duas juntas rotativas e uma junta linear

VR

L

Movimentos do Punho• Os movimentos do punho possuem nomenclatura específica

Configuração dos punhos• Punho RT

R

T

Configuração de punhos–Punho TRT

T

R T

Órgão Terminal• É usado para descrever a mão ou ferramenta que esta conectada

ao pulso, como por exemplo, uma pistola de solda, garras, pulverizadores de tintas, entre outros.

• Alguns órgãos terminais são dotados de sensores que fornecem informações sobre os objetos.

• Os órgãos terminais mais comuns utilizados pelos robôs são:– Garras de 2 ou mais dedos– Ventosas de sucção– Imas ou eletroímãs– Ganchos– Colheres

Órgão Terminal• Garra de dois dedos

– Modelo simples e com movimentos paralelos ou rotacionais. – Proporciona pouca versatilidade na manipulação dos objetos,

pois existe limitação na abertura dos dedos. A dimensão dos objetos não pode exceder esta abertura.

Órgão Terminal• Garra para objetos cilíndricos

• consiste de dois dedos com semicírculos, os quais permitem segurar objetos cilíndricos de diversos diâmetros diferentes.

Órgão Terminal• Garra articulada

– A garra articulada tem a forma mais similar a mão humana, a qual proporciona uma versatilidade considerável para manipular objetos de formas irregulares e tamanhos diferentes.

– Esta característica esta relacionada com a quantidade de elos.

Órgão Terminal• Além das garras, ventosas e ganchos, algumas

aplicações exigem ferramentas especificas, entre as quais citam-se:

• Ferramenta para solda a ponto• Ferramenta para solda a arco• Pistola de pintura• Dispositivos para furação ou rosqueamento• Ferramentas especiais

Sistema de Acionamento (atuadores)• Acionadores ou atuadores são dispositivos responsáveis pelo

movimento das articulações (juntas) e do desempenho dinâmico do robô. – Elétricos

• Exemplo: Motor de corrente contínua.• Motor é um dispositivo que produz movimento de rotação baseado na

circulação de uma corrente elétrica sob um campo magnético que produz uma força contraeletromotriz induzida Campo magnético

Força contra-eletromotriz induzida

Sistema de Acionamento (atuadores)• Acionadores Hidráulicos

• Utilização de óleo• Principais componentes : motor, cilindro, bomba de óleo, válvula e

tanque de óleo. • Motor: responsável pelo fluxo de óleo no cilindro em direção ao pistão

que movimenta a junta. • É geralmente associado a robôs de maior porte, quando comparados aos

acionadores pneumáticos e elétricos. • A precisão em relação aos acionadores elétricos é menor.

• Acionadores Pneumáticos• São semelhantes aos acionadores hidráulicos, porém a diferença é a

utilização de ar ao invés de óleo

https://www.youtube.com/watch?v=CTJZJerzZPY

https://www.youtube.com/watch?v=wURRENFrYks

Sistema de Acionamento (atuadores)

Observando o gráfico notamos que para cargas pequenas é mais barato utilizar um atuador elétrico (motor). A partir de um certo valor de carga é mais vantajoso usar um

manipulador hidráulico.