APOSTILA ROBÓTICA A1 UAM

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ROBÓTICAROBÓTICA
FUNDAMENTOS DAFUNDAMENTOS DA
ROBÓTICAROBÓTICA
Au to r ( a ) : E s p . R u b e m N e ro G o m e s X av i e r
R ev i s o r : B r u n o H e n r i q u e O l i ve i ra M u l i n a
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Introdução
Caro(a) estudante, a robótica é uma ciência destinada ao estudo do projeto, da
construção e da utilização de robôs. Ela é uma tecnologia que envolve a
Engenharia Mecânica, a Engenharia Elétrica, a Engenharia de Controle e
Automação, a Engenharia Eletrônica e a Tecnologia da Informação. Atualmente,
o barateamento dos sistemas robóticos tem aumentado a sua aplicação nos
mais diversos processos de fabricação e desenvolvimento. Inclusive, nos mais
diversos processos produtivos, a utilização de robôs visa reduzir custos,
aumentar a produtividade e diminuir as perdas do processo, em geral,
substituindo a mão de obra humana.
Neste material, serão apresentados alguns conceitos fundamentais da robótica,
tipos de acionamento, ferramentas e segurança na automação de células
robotizadas, possibilitando uma análise e veri�cação dos principais elementos e
componentes que de�nem o dimensionamento nas aplicações com robôs.
Bons estudos!
História da Robótica
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O termo “robô” tem origem na palavra tcheca “robota”, que signi�ca trabalho
forçado. A primeira aparição do nome ocorreu na peça teatral R.U.R., do
dramaturgo Karel Čapek, em 1922, na qual existiam autômatos com forma
humana, capazes de fazer tudo no lugar do homem.
Analisando de forma técnica, diversas de�nições foram elaboradas para o
termo, a mais aceita no meio acadêmico é a de�nição da Organização
Internacional de Normalização (ISO), que diz que um robô é um “manipulador
  multipropósito controlado automaticamente, reprogramável, programável em
três ou mais eixos” (SANTOS; SILVA; SILVA, 2020, p. 45213).
O termo “robótica” foi criado pelo escritor de �cção cientí�ca Isaac Asimov. No
seu livro “Runaround”, de 1942, Asimov de�niu a robótica como a ciência que se
dedica ao estudo e à construção dos robôs.
Em 1950, no seu livro “Eu, Robô”, Isaac Asimov de�niu as três leis principais da
robótica, sendo elas:
1. “Um robô não pode fazer mal a um ser humano ou permanecer
passivo deixando um ser humano exposto ao perigo”
(BARTHELMESS; FURMACH, 2014, p. 2);
2. “Um robô deve obedecer às ordens dadas pelos seres humanos,
exceto se tais ordens estiverem em contradição com a primeira lei”
(BARTHELMESS; FURMACH, 2014, p. 2);
 1ª 2ª 3ª
“Um robô não pode fazer mal a um ser humano ou permanecer passivo deixando
um ser humano exposto ao perigo” (BARTHELMESS; FURMACH, 2014, p. 2);
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3. “Um robô deve proteger sua existência na medida em que essa
proteção não estiver em contradição com a primeira e a segunda lei.”
(BARTHELMESS; FURMACH, 2014, p. 2).
Em uma revisão, no ano de 1984, Asimov adicionou uma lei, que considerou
como a lei número zero da robótica, representando a que seria ainda mais
importante que as estabelecidas em 1950, sendo a lei zero:
0 – Um robô não pode causar mal à humanidade nem permitir que ela própria o
faça.
Sendo Asimov um escritor de �cção cientí�ca, muitas de suas opiniões e ideias
foram consideradas absurdas em sua época. No entanto hoje podemos ver que
o autor previu o surgimento de várias tecnologias muito utilizadas nos dias de
hoje.
Em 1988, por exemplo, Asimov falou sobre como seria a propagação de
informações no futuro, dimensionando a futura internet.
Segundo Craig (2012), Asimov disse que, quando o ser humano tivesse
computadores em casa, todos os aparelhos iriam poder acessar um gigantesco
banco de dados, e, assim, qualquer pessoa poderia perguntar e ter respostas em
tempo real, na sua própria casa, e obter informações sobre qualquer assunto
que desejar.
Segundo Adade Filho (2001), há diversos tipos de robô atualmente, no entanto a
nomenclatura e a normatização atual resumem, de forma sintética, todos eles
em apenas três tipos, robôs �xos, móveis e humanoides (Figura 1.1).
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Figura 1.1 – Tipos de robôs 
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a imagem apresenta um esquema representativo dos tipos de “robôs”
básicos da robótica (“�xo”, “móvel” e “humanoide”), destacando, como primeiro, o
robô “�xo”, por ser o mais utilizado industrialmente.
De acordo com Santos e Gorgulho Júnior (2015), os robôs do tipo �xo são
montados sobre uma base �xa, que serve como sustentação física e de
referência para seus movimentos. Eles são o tipo mais comum de robô e são os
mais usados em aplicações industriais. Os robôs do tipo móvel, por sua vez, não
�cam �xados em um determinado local. Na indústria atual, são, geralmente,
reconhecidos como Veículos Guiados Automaticamente (AGV). Eles possuem a
capacidade de se locomover com certa autonomia, obedecendo a um controle
ou a uma rota preestabelecida. Por �m, os do tipo humanoide são robôs que se
assemelham ao ser humano, possuindo uma estrutura semelhante, duas pernas
e dois braços, o que lhe permite realizar tarefas humanas sem a necessidade de
adaptação do ambiente.
Marcos Históricos da Robótica
Agora, vamos estudar sobre os marcos históricos da robótica. Diversos pontos
no decorrer da história marcaram o desenvolvimento dos sistemas robóticos
para que fosse possível termos o acesso à robótica como nos dias atuais. Em
1937, foi criado o primeiro robô humanoide, o Elektro foi desenvolvido na
Westinghouse Electric Corporation, tinha 2,1 metros de altura, possuía onze
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motores internos e era capaz de executar 26 movimentos diferentes. Em 1940,
Grey Walter desenvolveu o Elmer e Elsie, que realizava a fototaxia, movimento
que ocorre em resposta ao estímulo luminoso, sendo considerado o primeiro
robô da história programado para pensar. Em 1954, com o avanço das
tecnologias industriais, surge o primeiro robô industrial, o Unimate, desenvolvido
por George Devol. Em 1961, ele foi colocado para operar na General Motors,
responsável por retirar pedaços quentes de metal e colocar nos chassis dos
carros. Ele mesmo utilizava atuadores hidráulicos e obedecia a comandos
gravados em �tas magnéticas.
Com a evolução dos sistemas de comunicação, em 1966, Nils Nilsson criou o
Shakey, que possuía a capacidade de sentir e modelar o ambiente ao seu redor
por meio de uma câmera de televisão e sensores de colisão. Ele planejava
trajetórias e executava comandos enviados por computador, sendo considerado,
assim, o primeiro robô móvel e com inteligência arti�cial.
Após o Unimate, apenas em 1969 Victor Scheinman realizou outro grande
projeto entre os robôs industriais. O Stanford Arm, o primeiro robô com seis
graus de liberdade, sendo totalmente controlado eletricamente, foi projetado
seguindo a anatomia de um braço humano, permitindo a sua utilização em
aplicações mais complexas e precisas. Em 1974, a empresa ASEA desenvolveu
o primeiro robô controlado por um microprocessador, o IRB 6 utilizava, como
controlador, um Intel de oito bits com 16 KB de memória, e permitia um
movimento em cinco eixos, com uma capacidade de elevação de seis kg.
Uma grande inovação entre os projetos de robôs industriais surge em 1977, a
partir do MOTOMAN-L10(Figura 1.2), braço robótico com um terminal de
programação (Teach Pendant), desenvolvido pela Yaskawa, no Japão. O
MOTOMAN-L10 permitia a gravação de até 250 posições diferentes,
armazenava até 99 programas em sua memória e possuía quatro teclas de
atalho para executar os programas �nalizados.
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Figura 1.2 – Robôs Yaskawa, Motoman 
Fonte: Yasuda (2017, p. 9).
#PraCegoVer: a imagem apresenta um esquema com dois robôs Motoman, da
fabricante japonesa Yaskawa. O robô à esquerda, de cor laranja, é um modelo mais
antigo do Motoman-L10, que possui quatro juntas articuladas, carcaça mais robusta
e acionamentos hidráulicos. O robô à direita é um braço robótico de cor azul, com
seis juntas articuladas, que, na �ange, possui uma pistola de solda como ferramenta.
Em 1986, a Honda desenvolveu o E0 a partir dos primeiros estudos com a
premissa de que o robô deve coexistir e cooperar com os seres humanos, dando
início ao estudo dos robôs colaborativos. Na continuidade do desenvolvimento
de sistemas robóticos, no ano 2000, a multinacional japonesa apresentou o
ASIMO (Figura 1.3), uma nova geração de robôs humanoides e com inteligência
arti�cial, em que o robô possuía a capacidade de andar em superfícies
irregulares, subir e descer escadas, girar sobre o próprio eixo principal, pegar
coisas e reconhecer pessoas por meio das suas câmeras, que funcionavam
como olhos.
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Figura 1.3 – Asimo 
Fonte: meinzahn / 123RF.
#PraCegoVer: a imagem apresenta uma fotogra�a colorida do Asimo, robô
humanoide branco, desenvolvido pela Honda, semelhante a um ser humano, no que
diz respeito às partes estruturais e à movimentação. Com pernas, braços, tronco,
cabeça e pés, o Asimo tem a capacidade de caminhar, sentar e gesticular.
A evolução dos dispositivos de comunicação, das tecnologias de acionamento,
dos microcontroladores, da microeletrônica e da automação da manufatura
contribuíram, de forma signi�cativa, para a evolução dos sistemas robóticos,
permitindo a ampliação das aplicações de robôs nos ambientes industriais e,
atualmente, de forma crescente, nos ambientes comerciais.
Pontos Fundamentais da Robótica
A partir da terceira revolução industrial, com o desenvolvimento dos sistemas
de automação industrial e da internet, os processos produtivos foram evoluindo,
de forma que muitos processos manuais, em que a mão de obra humana era a
principal, foram alterados para processos automatizados, em que alguma
máquina ou equipamento realiza, majoritariamente, o trabalho.
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Nesse contexto, a robótica industrial aparece como grande expoente. De acordo
com Martins (2006), a utilização dos robôs nos processos de fabricação em
comparação à mão de obra humana permitiu as seguintes vantagens:
não sofrem fadiga ou cansaço;
não necessitam de salário ou benefícios;
podem manter uma qualidade uniforme durante a produção;
não necessitam de condições ambientais especiais (luz, ruído, fumaça,
ar-condicionado);
não necessitam de paradas regulares (almoçar, tomar café ou ir ao
banheiro);
não sofrem in�uências emocionais.
No entanto a utilização dos robôs em um momento inicial esbarrava em alguns
pontos críticos, como:
robô tem aprendizado, memória e movimentos limitados se comparado
ao homem;
alto custo do robô;
alto custo dos seus periféricos;
necessidade de pro�ssional capacitado para programá-lo.
Por �m, temos que a robótica, industrialmente, possui objetivos comuns nas
mais diversas atividades e processos. São os objetivos principais da robótica:
aumento da produtividade;
otimização do rendimento de outras máquinas alimentadas ou auxiliadas
por robôs;
realização de trabalhos repetitivos e tediosos;
realização de trabalhos perigosos e hostis aos seres humanos
(temperaturas elevadas, presença de materiais tóxicos, in�amáveis,
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radioativos etc.).
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos 
(Atividade não pontuada)
A programação de robôs industriais consiste em ensinar o robô, dando
direcionamentos por meio da trajetória traçada pelo usuário, através do uso de
linguagens de programação de alto nível. Cada uma delas apresenta vantagens
e aplicações mais apropriadas a determinadas �nalidades, objetivos e
segmentos de indústria distintos.
CARRARA, V. Robótica. Apostila de robótica. São Paulo: Universidade de Braz
Cubas, 2004.
Assinale a alternativa correta no que diz respeito aos objetivos dos sistemas
robóticos.
a) Os sistemas robóticos buscam apenas o aumento da produtividade,
independente do custo.
b) Os sistemas robóticos em suas aplicações industriais se caracterizam
por substituir trabalhos repetitivos, tediosos e com pequena alocação
de recursos.
c) Os sistemas robóticos possuem grande aplicação apenas em sistemas
especí�cos com controle e comando local.
d) Os sistemas robóticos possuem grande aplicação na realização de
trabalhos perigosos e hostis aos seres humanos.
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e) Em geral, os sistemas robóticos possuem custo acessível e não
necessitam de pro�ssional capacitado para programá-lo.
Agora, vamos estudar sobre juntas robóticas, acionamentos e órgãos terminais.
De acordo com Carrara (2004), os robôs são compostos, basicamente, por três
componentes distintos: a base, o elo e a junta (Figura 1.4). A estrutura de um
robô possui elos unidos por meio de juntas, pelas quais é possível o
desenvolvimento de movimentos. Essa união, que permite o dimensionamento
dos movimentos, recebe o nome de estrutura cinemática.
Juntas Robóticas,
Acionamentos e
Órgãos Terminais
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Figura 1.4 – Componentes básicos de um robô 
Fonte: Lopes (2002, p. 26).
#PraCegoVer: a imagem é a representação de um braço robótico articulado, de
quatro juntas de movimento, demonstrando a formação de um robô por base, juntas
e elos. De acordo com a posição dos elos, eles podem representar outro elemento,
como braço e antebraço, além do pulso, em que é alocada uma garra, capaz de
realizar funções semelhantes às das mãos humanas.
O controle dos movimentos de um robô é possível a partir do controlador, que
recebe sinais dos sensores, e a partir do processamento da programação que
aciona os atuadores, que, por sua vez, controlam as juntas e os elos. Os
atuadores podem variar de acordo com o tipo de robô. Em geral, nos robôs
industriais, os tipos de acionamento mais comuns são elétricos e pneumáticos.
Tipos de Juntas Principais para Robôs
Industriais
Em um robô, há as partes de apoio (os elos) e as partes que promovem o
movimento (as juntas). Você conhece os principais tipos de junta existentes em
robôs industriais? Segundo Craig (2012), o tipo de junta de�ne o tipo de
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movimento no elo, assim, cada junta é de�nida pelo movimento que se deseja
executar. Na robótica industrial, são de�nidos quatro tipos principais de juntas,
sendo cada uma delas representada por uma letra maiúscula: P, T, R e V.
Veja a �gura a seguir para visualizar melhor os tipos de juntas robóticas aqui
apresentadas.
A junta do tipo torcional (T) é caracterizada por possuir os elos
de entrada e de saída com a mesma direçãodo eixo de rotação
da junta, realizando, então, movimentos semelhantes ao de torção
do antebraço humano.
 
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Figura 1.5 – Tipos de juntas robóticas 
Fonte: Adaptada de Moussa (2011, p. 12).
#PraCegoVer: a imagem apresenta um resumo dos principais tipos de junta
encontrados nos sistemas robóticos, juntamente com o movimento realizado por
cada um deles. De acordo com a tarefa que se deseja realizar por meio de um robô,
serão de�nidas as juntas necessárias. Na parte superior da imagem, à esquerda,
temos a junta “prismática”, que executa apenas movimentos lineares. Na parte
superior, à direita, temos a junta “torcional”, que executa movimentos rotacionais em
um mesmo eixo de orientação. Na parte inferior, à esquerda, temos a junta
“rotacional”, que executa movimentos rotacionais em eixos de orientação diferentes.
Na parte inferior, à direita, temos a junta “revolvente”, que executa movimentos
rotacionais em eixos perpendiculares.
Uma característica muito importante nos robôs industriais é a quantidade de
Graus de Liberdade (GDL), ou Degrees of Freedom (DOF), que representa o
número de movimentos independentes que um corpo pode efetuar no espaço
tridimensional. Qualquer objeto livre no espaço tridimensional pode se deslocar
ao longo dos três eixos e pode rotacionar em torno de cada um deles. Sendo
assim, podemos concluir que seis graus de liberdade é o máximo que um corpo
necessita para se orientar pelo espaço tridimensional. Nos robôs industriais,
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cada junta dá ao robô um grau de liberdade, portanto, o número de juntas
determina a quantidade de graus de liberdade.
Tipos de Acionamentos
Segundo Rosário (2005), os acionadores, ou atuadores, são os dispositivos
responsáveis pelo movimento das articulações de um robô. Esses sistemas de
acionamento podem ser do tipo pneumático, hidráulico ou elétrico.
Os acionadores pneumáticos utilizam ar comprimido para gerar a força
necessária para o deslocamento das articulações. Assim, são
relativamente fracos, visto que a pressão de trabalho varia de seis a dez
bar, e possuem baixa precisão devido à compressibilidade do ar. No
entanto possuem a vantagem de ser um tipo de acionamento muito
veloz.
Os acionadores hidráulicos utilizam óleo comprimido para gerar a força
necessária para o deslocamento das articulações, representando, assim,
sistemas extremamente fortes, com pressões de trabalho a partir de cem
bar. No entanto são sistemas lentos e com média precisão.
Os acionamentos elétricos são realizados por algum tipo de motor
elétrico, geralmente, servomotores, que permitem o controle do ângulo de
giro. Em comparação com os sistemas pneumáticos e hidráulicos, são
sistemas que fornecem uma boa força, velocidade alta e extrema
precisão. Por conta desse conjunto de benefícios, atualmente é o sistema
mais utilizado em robôs industriais.
Além disso, é importante de�nir que o servomotor é um tipo de motor elétrico
que tem a capacidade de realizar giros parciais e de inverter seu sentido de giro
facilmente. Para isso, é comandado por um servodriver que realiza todos os
cálculos matemáticos necessários para o controle do servomotor. Internamente,
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um servomotor combina um motor com um circuito de feedback para controlar e
saber a sua posição exata, ou seja, trabalha em um sistema de malha fechada.
Para o controle de posição, é utilizado um sensor do tipo encoder, que tem a
função de fornecer o feedback de velocidade e de posição do servomotor para o
servodriver. Outra característica bené�ca é a existência de um sistema de freio
eletromagnético para travar o motor, impedindo que o motor seja dani�cado por
alguma de�nição equivocada de movimento.
Fonte: Santos (2004, p.
24).
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O encoder consiste, basicamente, em um sensor que trabalha com um sistema
óptico, em que, em um lado, há um emissor de luz e, no outro, há um receptor
que identi�ca essa luz e a transforma em pulsos de sinal digital. Entre o receptor
e o emissor, há um disco perfurado que interrompe ou permite a passagem
dessa luz através das suas ranhuras. Com isso, um circuito processador
interpreta esses pulsos gerados pela interrupção do feixe de luz e calcula qual a
posição e a velocidade do servomotor. Os encoders podem ser do tipo
incremental ou absoluto.
Segundo Pazos (2002), a posição do encoder absoluto é determinada pela
leitura de um código gerado quando a luz atravessa seu disco, e esse código é
único para cada posição do seu curso. Por conta desse fato, os encoders
absolutos não perdem o valor de sua posição no caso de uma eventual queda de
energia. Já nos encoders do tipo incremental, o disco não possui padrões únicos
igual a no absoluto, assim, todas as suas ranhuras são iguais. Portanto, a
posição é determinada pela interpretação dos pulsos em relação a um “pulso
zero”. Esses pulsos são enviados para um processador, que, por meio de
operações matemáticas, consegue identi�car o deslocamento e velocidade do
motor. Se ocorrer uma queda de energia ou desenergização, ele perde a
referência (pulso zero) e não sabe mais o quanto e nem para qual sentido se
movimentou.
Órgãos Terminais
Você já ouviu falar sobre os órgãos terminais? Os órgãos terminais, ou
efetuadores, constituem as ferramentas utilizadas nos robôs industriais. Eles
são �xados na �ange do robô para que ele execute alguma tarefa. A ferramenta
escolhida depende, totalmente, da aplicação na qual o robô irá atuar.
Basicamente, são classi�cadas em dois grandes grupos: garras e ferramentas.
As garras são utensílios acoplados na �ange do robô para realizar aplicações de
manipulação, normalmente, são escolhidas de acordo com o objeto a ser
manipulado. Em geral, nos robôs, o acionamento das garras pode ser
pneumático (Figura 1.6), hidráulico ou elétrico.
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Figura 1.6 – Garra robótica pneumática 
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a imagem apresenta a foto colorida de uma garra pneumática do tipo
prismática, alocada na �ange de um robô. O fechamento da garra ocorre de forma
linear, e o robô da imagem, de cor amarela, possui seis graus de liberdade.
As ferramentas constituem todo tipo de utensílio acoplado na �ange do robô
que não seja uma garra e que é utilizado em uma aplicação especí�ca, podendo
ser uma pistola de pintura, uma pinça de solda a ponto, uma tocha de solda a
arco, bicos de corte a jato d’água, corte a laser, solda a laser, dentre inúmeras
outras, conforme Alciatore e Histand (2014).
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O Tool Changer, ou Trocador de Ferramenta, é um dispositivo muito utilizado nos
robôs industriais, visto que permite �exibilizar as tarefas que estão sendo
desenvolvidas. O dispositivo permite uma troca rápida e automática apenas do
que está alocado na �ange do robô, permitindo que ele execute diferentes tipos
de tarefas, mudando sua ferramenta ou garra automaticamente.
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos 
(Atividade não pontuada)
De acordo com Carrara (2004), a quantidade de graus de liberdade total de um
braço robótico é de�nida pela soma de todos os graus de liberdade das juntas,
de forma que quanto maior o número de graus de liberdade, maior a
complexidade da cinemática do manipulador e, consequentemente,do
controle das suas posições. Assim, os tipos de juntas utilizadas de�nem a base
cinemática de orientação de um robô.
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CARRARA, V. Robótica. Apostila de robótica. São Paulo: Universidade de Braz
Cubas, 2004.
No desenvolvimento da cinemática de um robô que possibilite apenas
movimentações lineares, como em um plano cartesiano, assinale a alternativa
que especi�ca de forma correta a representação técnica do tipo de junta que
deve ser utilizada.
a) T.
b) Z.
c) V.
d) P.
e) R.
Agora, vamos estudar sobre a classi�cação dos robôs. A ISO classi�ca os robôs
industriais de acordo com o seu envelope de trabalho e a sua estrutura
cinemática (tipos de juntas). Basicamente, os robôs industriais são classi�cados
em seis tipos distintos (Figura 1.7).
Classificação dos
Robôs
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Figura 1.7 – Robôs ISO 
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a imagem apresenta um esquema representativo dos principais tipos
de robôs de�nidos pela ISO, sendo os mais utilizados industrialmente: robô
“cartesiano”, robô “cilíndrico”, robô “esférico”, robô “SCARA”, robô “articulado” e robô
“paralelo”.
Os robôs industriais do tipo cartesiano, ou retangular (Figura 1.8), se
caracterizam por possuírem três juntas prismáticas (PPP) que se movimentam
de forma translacional. Eles são robôs que apresentam uma excelente rigidez
mecânica devido à mecânica de construção de suas juntas. Além disso, eles são
amplamente utilizados para manipulação e movimentação em sistemas de
armazenagem e podem ser encontrados com acionamento por motores
elétricos, atuadores pneumáticos e hidráulicos. O funcionamento desses robôs é
similar ao de uma ponte rolante.
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Figura 1.8 – Robô cartesiano 
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a imagem apresenta a foto de um robô cartesiano que atua em três
dimensões: altura, largura e comprimento. Os seus acionadores são pneumáticos,
sendo dois deles atuadores sem haste (eixos X e Y), um atuador de dupla ação (eixo
Z) e uma ventosa pneumática, que trabalha como garra do sistema. Os atuadores do
sistema são de cor prateada, destacadas as mangueiras pneumáticas de
alimentação, que são de cor azul.
Os robôs cilíndricos constituem um tipo de robô que possui duas juntas
prismáticas e uma de rotação (PPR). Eles apresentam uma área de trabalho
maior do que a dos robôs cartesianos e possuem a vantagem de conseguir
acessar cavidades. Um exemplo de aplicação deles é na automação de
sistemas para prateleiras de almoxarifado.
Os robôs esféricos, ou polares, são compostos por duas juntas de rotação e
uma junta prismática (RRP) no plano vertical. Assim, apresentam uma área de
trabalho maior do que a do robô cilíndrico, permitindo inclinações. Em geral, são
aplicados em manipulações menos complexas, por exemplo, alimentação de
centro de usinagens e forjarias.
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Um dos robôs mais utilizados no meio industrial, por conta da sua cinemática
simples e de seu custo reduzido, o Robô Articulado para Montagem de
Conformidade Seletiva (SCARA) se trata de um tipo de robô que possui duas
juntas de rotação e uma junta prismática (RRP) atuando no plano horizontal, de
forma que apresentam uma área de trabalho pequena, porém que possibilita
altas velocidades. Os robôs SCARA (Figura 1.9) são amplamente aplicados em
manipulações de pequenos objetos e montagem de placas eletrônicas.
Figura 1.9 – Robô SCARA 
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a imagem apresenta a foto colorida de um robô do tipo SCARA, da
fabricante Staubli. O robô, predominantemente de amarela, possui quatro juntas
articuladas, carcaça mais robusta e acionamentos pneumáticos. Na �ange, um jogo
de ventosas pneumáticas, as quais trabalham como garra.
O tipo de robô mais utilizado industrialmente é o robô articulado ou articulado
vertical (Figura 1.10), que constitui um tipo que só possui juntas de rotação
(RRR) igual ao braço humano. Eles apresentam uma área de trabalho maior do
que todos os outros tipos e um número maior de graus de liberdade, podendo
realizar movimentos complexos. Além disso, são robôs amplamente utilizados
em aplicações complexas, como solda, inspeção de componentes, cortes e
pintura.
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Figura 1.10 – Robô articulado 
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a imagem apresenta a foto colorida de um robô articulado vertical de
seis graus de liberdade, da marca Staubli, com o corpo em cor amarela, e, alocada na
�ange, uma garra pneumática do tipo linear. O robô é utilizado na movimentação de
peças, sendo a garra de geometria simples, o que permite o encaixe de peças com
per�l retangular, apenas.
O robô delta ou robô paralelo (Figura 1.11) é um componente que está em
grande expansão nas aplicações industriais atuais, principalmente, trabalhando
de forma integrada a sistemas de visão. Em geral, os robôs delta utilizam
ventosas pneumáticas como órgão terminal de acionamento. Além disso, são
robôs que possuem juntas de rotação ligadas de forma paralela e conectadas a
uma base comum. O robô delta não tem sistemas de transmissão, e cada motor
atua diretamente no seu braço. As suas principais aplicações são tarefas pick
and place, que exigem altas velocidades de deslocamento.
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Figura 1.11 - Robô delta 
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a imagem apresenta a foto colorida de um robô delta, de corpo
branco, com articulações na cor preta, alocado a duas esteiras de cor azul. O robô
possui quatro graus de liberdade e trabalha com sistema de visão, no qual uma
câmera é utilizada como sensor, que veri�ca a posição das peças para o robô. A
ferramenta alocada na ponta da �ange do robô é uma ventosa pneumática, que
permite a movimentação das peças.
Uma característica técnica importante nos robôs industriais é o envelope de
trabalho ou volume de trabalho, que representa, de forma tridimensional, a área
máxima de alcance do robô. A dimensão do envelope de trabalho depende
diretamente do tipo de junta e das dimensões físicas dos elos que constituem o
robô. O correto dimensionamento do envelope de trabalho é muito importante no
dimensionamento de uma célula robotizada, visto que de�ne a funcionalidade da
aplicação a ser desenvolvida e permite vislumbrar o sistema de segurança
necessário na aplicação.
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#PraCegoVer: o infográ�co interativo, intitulado “Robôs e suas capacidades de
movimento”, possui seis botões interativos alinhados horizontalmente, com seus
respectivos subtítulos, de�nições e ilustrações representativas dos principais tipos
de robôs utilizados industrialmente, juntamente com a área representativa dos seus
volumes de trabalho, que representam o volume geométrico no qual o robô pode
atuar. O primeiro botão interativo, ao ser clicado, apresenta o subtítulo “Robô
Cartesiano”, com a de�nição “Aplicações de movimentação e atuação totalmente
linear, movimentos limitados”, além da ilustração representativa do robô cartesiano,
que realiza a movimentação em três direções (X, Y e X), formando, então, o seu
volume de trabalho, um paralelogramo demonstrado ao lado do robô. O segundo
botãointerativo, ao ser clicado, apresenta o subtítulo “Robô Cilíndrico”, com a
de�nição “Aplicações simples de transferência de elementos, movimentos
limitados”, além da ilustração representativa de um robô cilíndrico, que realiza a
movimentação em três direções, possuindo base de movimentação rotacional,
formando, então, o seu volume de trabalho, uma geometria espacial de um
semicilindro, demonstrada ao lado do robô. O terceiro botão interativo, ao ser
Robôs e suas capacidades de movimento
Robô
cartesiano
Aplicações de movimentação e atuação
totalmente linear, movimentos
limitados.
Fonte: Paziani (2005, p. 8).
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clicado, apresenta o subtítulo “Robô Esférico”, com a de�nição “Aplicações
especí�cas de acionamento simples, movimentos limitados”, além da ilustração
representativa de um robô esférico, que realiza a movimentação em três direções,
possuindo base de movimentação rotacional, formando, então, o seu volume de
trabalho, uma geometria espacial semiesférica, demonstrada ao lado do robô. O
quarto botão interativo, ao ser clicado, apresenta o subtítulo “Robô SCARA”, com a
de�nição “Aplicações diversas, velocidade alta e alta precisão, grande envelope de
trabalho”, além da ilustração representativa de um robô SCARA, que possui quatro
eixos de movimentação, formando, então, o seu volume de trabalho, uma geometria
espacial complexa, semelhante a um semicilindro, demonstrado ao lado do robô. O
quinto botão interativo, ao ser clicado, apresenta o subtítulo “Robô Articulado ou
Antropomór�co”, com a de�nição “Aplicações diversas, velocidade alta e alta
precisão, maior envelope de trabalho e capacidade de movimento”, além da
ilustração representativa de um robô antropomór�co ou articulado, que realiza a
movimentação em seis graus de liberdade, possuindo seis eixos de movimentação,
formando, então, o seu volume de trabalho, uma �gura espacial complexa que
permite amplitude de movimentos. O sexto botão interativo, ao ser clicado,
apresenta o subtítulo “Robô Delta ou Paralelo”, com a de�nição “Aplicações diversas,
velocidade alta e alta precisão, envelope de trabalho grande em apenas uma direção
e movimentos limitados”, além da ilustração representativa de um robô delta ou
paralelo, que possui quatro eixos de movimentação, formando, então, o seu volume
de trabalho, uma geometria espacial de uma semiesfera, demonstrada ao lado do
robô.
Além disso, é importante conceituar uma característica técnica determinante na
seleção dos robôs industriais, a capacidade de carga, ou payload, que é o peso
que o robô pode manipular sem perder a sua funcionalidade ou sofrer
travamentos. A capacidade de carga inclui o peso do produto mais o peso da
ferramenta que é �xada na �ange do robô.
Classificação Tecnológica dos Robôs
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Santos e Gorgulho Júnior (2015) comentaram uma classi�cação tecnológica
quanto aos dispositivos robóticos. Essa classi�cação é pouco utilizada, visto
que não in�uencia diretamente em aspectos de seleção para aplicações de
trabalho, no entanto ela caracteriza a evolução dos robôs e das possibilidades
de comunicação e integração com outros sistemas.
Sendo a classi�cação tecnológica dos robôs:
1ª geração (robôs que não possuem sistema de comunicação avançado,
apenas entradas e saídas digitais);
2ª geração (robôs que possuem entrada de acesso para protocolos de
comunicação industrial, facilitando a comunicação com controladores de
outros dispositivos robóticos ou não);
3ª geração (robôs que possuem entrada de acesso para os mais diversos
tipos de protocolo, aliado à alta capacidade de processamento do
controlador, permitindo a utilização de inteligência arti�cial, como
aplicações com sistema especialista e lógica Fuzzy).
REFLITA
As gerações tecnológicas dos robôs permitem
veri�car uma linha do tempo das características
necessárias no controle de sistemas em ambiente
industrial. Quais características pertencem a todas
as gerações de robôs? Quais são os
inconvenientes que devem ser observados na
decisão de qual geração de robô utilizar?
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A classi�cação tecnológica dos robôs também permite veri�car a evolução das
tecnologias de ferramentas e de garras utilizadas industrialmente, sendo que, na
primeira geração de robôs industriais, a maioria dos acionamentos eram
hidráulicos, o que caracterizava sistemas de grande capacidade de força e
pouca velocidade. Na terceira geração, temos a maior parte de acionamentos
pneumáticos e eletromecânicos, o que caracteriza sistemas de grande
velocidade de atuação.
praticar
Vamos Praticar
A robótica consiste em uma série de métodos e procedimentos que buscam
desenvolver um robô ou protótipo robótico que execute funções
preestabelecidas. A robótica industrial possui, como principais objetivos de
aplicação, a otimização do tempo e a diminuição de perdas nos processos
produtivos.
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Figura – Célula de manufatura robotizada 
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a célula de manufatura apresenta um processo de fabricação
realizado de forma circular, em que a entrada da peça inicial ocorre após o
“AGV” levar a peça até o “robô 1”. A seguir, a peça é transferida pelo “robô 1”
para um processo de fresamento. Após a �nalização desse processo, o
“robô 1” retira a peça, aguarda um curto período de tempo e a transfere para
o “mandril”, em que é realizado um novo processo de usinagem. Finalizado
esse processo, o “robô 1” retira a peça do “mandril” e a transfere de volta
para o “AGV”. O “AGV” transfere a peça até a posição do “robô 2”, onde ele
retira uma peça �nalizada do “torno” e a transfere para a “brochadeira”.
Após a redução do per�l superior da peça na “brochadeira”, o robô retira a
peça e a transfere para realizar o encaixe na peça inicial, que está no “AGV”.
Após ser realizado o encaixe, a peça �nal está concluída. Assim, o “AGV”
transfere a peça até a estação de saída, no traçado, passando pela estação
de reparo do “AGV”.
A partir da imagem da célula de trabalho representada, disserte sobre como a
robótica auxilia no processo do sistema de manufatura demonstrado,
destacando as vantagens e as limitações.
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Você já ouviu falar em Segurança em Ambientes Robotizados? Vamos estudar
um pouco sobre esse assunto? De acordo com Pastori e Rodolpho (2020), a
ABNT NBR ISO 10218 especi�ca os requisitos e as orientações para um projeto
seguro, medidas de proteção e informações de uso inerentes aos robôs
industriais. Além disso, ela descreve os perigos básicos associados a robôs e
provê requisitos para eliminar ou reduzir adequadamente os riscos associados a
eles.
Segurança em
Ambientes
Robotizados
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Fonte: phuchit / 123RF.
Ainda trabalhamos com algum medo manuseando os robôs, porque nos
preocupamos com a nossa segurança. No entanto, quando nos familiarizamos
com a máquina, passamos a cometer imprudências. E aqui mora o perigo, a
imprudência por excesso de con�ança. Essas desatenções levam o ser humano
a tomar atitudes que comprometem a segurança.
Qual a intensidade do choque que um humano sofre em uma colisão com um
robô? Ao submeter um corpo de prova a um choque em alta velocidade contra
um robô de grande porte, detectou-se uma aceleração de choquede 20G. No
caso de um robô de porte médio, foram atingidos valores como 9G. Se um ser
humano for submetido a uma aceleração superior a 10G, mesmo que
instantaneamente, há grandes chances de ser fatal.
Estudos realizados pela Marinha Americana, “Naval Biodynamics Laboratory”,
mostram que um ser humano adulto comum apresenta os primeiros sintomas
de desmaio quando submetido a uma aceleração superior a 5G. Já pilotos
treinados de caças supersônicos conseguem suportar por volta de 9G de
aceleração sem perder a consciência, utilizando técnicas para manter o sangue
no cérebro.
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Segundo Santos e Gorgulho Júnior (2015), a norma de segurança ISO 10218
prevê a obrigatoriedade de alguns itens em uma célula robótica, visando a
prevenção de acidentes. Alguns desses itens são: cortina de luz ou scanner,
botões de emergência com trava, botão de emergência (dead man), chave de
programação, chave de segurança (para a área de acesso) e grades de proteção.
Figura 1.12 – Proteção em células robotizadas 
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a �gura representa os elementos principais de uma célula robotizada,
em que há um painel com botões com trava de emergência, o teach pendant, ligado
diretamente ao controlador. No controle, temos, representado em vermelho, o botão
de segurança (dead man), o braço robótico ao centro da célula e o perímetro,
fechado de forma retangular, apenas um acesso, em que uma cortina de luz trabalha
como sensor de barreira.
Para programar o robô, a única pessoa que pode �car na área de trabalho é o
programador, e, para isso, deve estar com o teach (controle) em mãos. As
demais pessoas devem �car fora da área de trabalho do robô.
Caso seja necessária a entrada de mais de uma pessoa ao mesmo tempo na
área de trabalho do robô, é preciso remover a energia elétrica do controlador. Se
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isso não for possível, as pessoas que adentrarem na célula deverão utilizar
cadeados para bloquear o acionamento automático do robô.
Por conta dos riscos existentes em células robotizadas, a normatização vigente
de�ne uma hierarquia de níveis de segurança para as células, dividida da
seguinte forma:
1. Nível 1 – O primeiro nível veri�ca a presença de um corpo estranho
dentro do perímetro de segurança externo à célula.
2. Nível 2 – O segundo nível veri�ca a presença de um corpo estranho
dentro da célula robótica.
3. Nível 3 – O terceiro nível veri�ca a presença de um corpo estranho
dentro do volume de trabalho do robô ou braço robótico.
O terceiro nível de segurança pode ser veri�cado por meio de sensores externos
ou da própria programação do robô. Ao ser veri�cado que o perímetro que de�ne
o terceiro nível de segurança foi invadido, o robô deve parar imediatamente e
entrar em modo de segurança, sendo necessário, para a reativação do sistema,
que o operador veri�que a célula de trabalho.
praticar
Vamos Praticar
Leia o trecho a seguir:
“A instalação de um robô implica em uma série de alterações em uma linha de
produção, tais como nos equipamentos para programação e sincronização das
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operações, na comunicação entre equipamentos, e principalmente na
instalação de sensores, controladores e outros dispositivos de segurança na
célula robótica” (CHIA, 2014, p. 9).
CHIA, I. M. C. Segurança em uma célula robotizada. 2014. Curso de
especialização (Especialização em Automação Industrial) – Departamento
Acadêmico de Eletrônica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Paraná,
2014.
Analise a célula robótica representada abaixo, cite as medidas de proteção
necessárias para a célula e especi�que, dentre elas, quais níveis de proteção
estão sendo estabelecidos.
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Figura – Célula robotizada linear 
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a �gura apresenta a foto colorida de uma célula robotizada
linear. Nela, o processo de seleção das peças ocorre da esquerda para a
direita, iniciado na primeira estação pneumática e �nalizado no segundo
robô. Por orientação, temos representadas duas estações pneumáticas, o
primeiro robô, seguido de mais duas estações pneumáticas, e o último
robô. Os dois robôs são articulados, com seis graus de liberdade, da
fabricante FANUC, e possuem, como órgão terminal alocado à �ange,
garras pneumáticas lineares. Não há demarcação interna ou externa sobre
o espaço de restrição da célula, assim como não há informativo sobre
algum risco de trabalho, no entanto o teach pendant está localizado sobre o
controlador de cada robô. Além disso, o controlador e o teach pendant
possuem botoeiras com trava de emergência. Cabe destacar que a célula
irá atuar em um ambiente educacional.
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Material
Complementar
F I L M E
Eu, Robô
Ano: 2004
Comentário: inspirado na obra de Isaac Asimov, o �lme
demonstra a humanização de um robô, além de explorar a
posição dos robôs como assistentes dos seres humanos e
ressaltar as leis da robótica a partir de uma problemática
existente.
Para conhecer mais sobre o �lme, acesse o trailer disponível
em:
TRA I LER
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L I V R O
Introdução à robótica
Autor: Maja J. Mataric
Editora: Blucher
Capítulo: 3 – De que é feito um robô
Ano: 2014
ISBN: 978-85-212-0854-9 (eletrônico)
Comentário: o livro apresenta uma interessante e completa
indexação dos pontos �losó�cos e técnicos que representam
a robótica, demonstrando as suas formações, aplicações e
in�uência na sociedade.
Disponível na Biblioteca Virtual.
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Conclusão
Caro(a) estudante, neste estudo, você pôde ver que as Leis da Robótica,
desenvolvidas por Isaac Asimov, previram situações de con�ito envolvendo questões
éticas e sociais. Além disso, vimos que a robótica é uma ciência antiga, porém suas
maiores descobertas e realizações ocorreram após dois importantes acontecimentos
históricos: a segunda revolução industrial e a primeira guerra mundial. Atualmente,
possuímos diversos tipos de robôs, o maior destaque das aplicações robóticas ocorre
no setor industrial. Industrialmente, três robôs possuem destaque e maior aplicação
no mercado atualmente, são eles: articulado, delta e SCARA. O destaque tem relação
direta com a capacidade de uma base de movimentos mais livres, visto que seu
envelope de trabalho é formado por uma área de maior alcance.
Até a próxima!
Referênc
ias
ABREU, P. Robótica industrial:
aplicações industriais de robôs.
2002. Dissertação (Mestrado
em Automação,
Instrumentação e Controlo) –
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Acesso em: 14 ago. 2021.
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dinâmica e controle de
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São José dos Campos: ITA,
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CARRARA, V. Robótica. Apostila de robótica. São Paulo: Universidade de Braz Cubas,
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CHIA, I. M. C. Segurança em uma célula robotizada. 2014. Curso de especialização
(Especialização em Automação Industrial) – Departamento Acadêmico de Eletrônica,
Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Paraná, 2014.
CRAIG, J. J. Robótica. São Paulo: Pearson eBooks, 2012. (Disponível na Biblioteca
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http://paginas.fe.up.pt/~aml/maic_files/aplicacoes.pdf
https://arxiv.org/abs/1405.0961
https://www.adorocinema.com/filmes/filme-47739/
https://www.youtube.com/watch?v=eDnwiQN3zfI
23/10/2022 18:37 E-book
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GROOVER, M. P. et al. Robótica: tecnologia e programação. São Paulo: McGraw-Hill,
1989.
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