INFORMÁTICA INDUSTRIAL E ROBÓTICA INDUSTRIAL

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INFORMÁTICA INDUSTRIAL E ROBÓTICA INDUSTRIAL 
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Sumário 
NOSSA HISTÓRIA .................................................................................. 3 
INTRODUÇÃO ......................................................................................... 4 
SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL ........................................... 5 
O que são e para que servem os sistemas de automação? ................ 6 
Reflita ............................................................................................... 6 
As fases de automação de sistemas .................................................... 7 
A Visão Sistêmica ............................................................................... 10 
Compreendendo o cenário de automação ...................................... 11 
Problema pratico ................................................................................ 13 
Avançando na pratica ..................................................................... 14 
FUNDAMENTOS DA TECNOLOGIA DE ROBÔS ................................. 15 
Nomenclatura ..................................................................................... 15 
Anatomia dos braços mecânicos industriais ...................................... 16 
Configuração dos robôs ..................................................................... 18 
Robô cartesiano ou pórtico ............................................................. 20 
Robô cilíndrico ................................................................................ 20 
Robô esférico ou polar .................................................................... 21 
Robô SCARA .................................................................................. 22 
Robô articulado ou revoluto ............................................................ 23 
Robô paralelo ................................................................................. 24 
Sensores de movimento e posição .................................................... 24 
Resolver ......................................................................................... 24 
Codificadores óticos ....................................................................... 25 
Sensores externos ............................................................................. 26 
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Aplicações de robôs ........................................................................... 28 
REFERENCIAS ..................................................................................... 31 
 
 
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NOSSA HISTÓRIA 
 
 
A nossa história inicia com a realização do sonho de um grupo de 
empresários, em atender à crescente demanda de alunos para cursos de 
Graduação e Pós-Graduação. Com isso foi criado a nossa instituição, como 
entidade oferecendo serviços educacionais em nível superior. 
A instituição tem por objetivo formar diplomados nas diferentes áreas de 
conhecimento, aptos para a inserção em setores profissionais e para a 
participação no desenvolvimento da sociedade brasileira, e colaborar na sua 
formação contínua. Além de promover a divulgação de conhecimentos culturais, 
científicos e técnicos que constituem patrimônio da humanidade e comunicar o 
saber através do ensino, de publicação ou outras normas de comunicação. 
A nossa missão é oferecer qualidade em conhecimento e cultura de forma 
confiável e eficiente para que o aluno tenha oportunidade de construir uma base 
profissional e ética. Dessa forma, conquistando o espaço de uma das instituições 
modelo no país na oferta de cursos, primando sempre pela inovação tecnológica, 
excelência no atendimento e valor do serviço oferecido. 
 
 
 
 
 
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INTRODUÇÃO 
No contexto atual de extrema competitividade, a inovação é um desafio 
permanente para todas as organizações, independentemente da sua área de 
negócio ou sector de atividade. A gestão da inovação é tão importante quanto 
fundamental, para uma organização que aposta na melhoria contínua e que 
ambiciona criar valor para os clientes e/ou colaboradores. Na verdade, as 
inovações no âmbito das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) são, 
não raras vezes, o motor para levar as organizações ao sucesso e para as 
manter na vanguarda perante os seus concorrentes, não sendo exceção as 
organizações industriais. 
As capacidades oferecidas pelas TIC, mudaram os processos de 
negócios e o paradigma das práticas industriais. Estas TIC têm potencial para 
criar um novo tipo de engenharia industrial, assente naquilo que se vai 
denominando de Informática Industrial. 
A Informática Industrial, centra-se na automação da indústria baseada no 
conhecimento, como um meio para melhorar os processos de fabricação e de 
produção industrial. Abrange uma coleção de técnicas que usam análise, 
manipulação e distribuição de informações para obter maior eficiência, eficácia, 
confiabilidade e/ou segurança dentro do ambiente industrial. 
Neste enquadramento, o número vinte e sete da RISTI (Revista Ibérica de 
Sistemas e Tecnologias de Informação) presta uma atenção especial à 
Informática Industrial, com um conjunto diversificado de contribuições, que vão 
desde a automação industrial, passando pela Indústria 4.0, até aos 
determinantes da competitividade deste sector. Não obstante, neste número da 
RISTI, também são publicados alguns artigos que extravasam o âmbito da 
Informática Industrial. 
 
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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 
Os sistemas de automação industrial representam uma classe de 
sistemas que apresentam um determinado nível de autonomia, ou seja, que de 
alguma forma eles são capazes de realizar um conjunto de ações, operações ou 
funções sem que seja necessária a intervenção humana direta para a sua 
realização. A Figura 1 ilustra como a estrutura fundamental de um sistema de 
automação industrial pode ser interpretada. 
 
Figura 1 - Elementos básicos de um Sistema de Automação 
Sabe-se que, com o constante avanço tecnológico e a globalização em 
que se vive, você precisa refletir sobre a questão de ter de desenvolver um 
projeto de modernização de uma planta industrial voltada para a manufatura, 
tendo em vista o seu reposicionamento em termos de competitividade no 
mercado. Para isso, a primeira coisa a ser feita será avaliar as condições 
tecnológicas da indústria em termos de níveis de automação presentes nos 
processos de fabricação. 
Além disso, para que a indústria possa pertencer a uma determinada cadeia 
produtiva, você deverá adequar o seu projeto de automação às normas vigentes, 
tanto para melhorar sua produtividade como para melhorar a qualidade de seus 
processos, considerando que essa indústria apresenta problemas de paradas 
repentinas, sem diagnóstico de falhas em seus dispositivos físicos. Acrescenta-se 
ainda a importância de serem desenvolvidos modelos adequados, que possam 
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justificar as sugestões tecnológicas que serão apresentadas por você. Dessa 
forma, essas sugestões poderão ser documentadas e servir de especificação 
inicial para as fases subsequentes do desenvolvimento do projeto de automação 
em questão. 
Por conseguinte, nesta seção, você deverá se focar na questão inicial de 
fazer uma análise do cenário de automação presente em um sistema produtivo. 
Como engenheiro responsável pelo desenvolvimento desse projeto, como você 
avaliaria a necessidade de melhorias nos níveis de automação associados aos 
processos de fabricação existentes para obter um índice de produtividade 
desejável? 
O que são e para que servem os sistemas de automação? 
Você já deve ter ouvido falar que automação é sinônimo de desemprego. 
Será que isto é verdade? 
A automação surgiu como uma solução para melhorar dois aspectos 
fundamentais em sistemas produtivos: a questão da qualidade e a questão da 
produtividade. A partir desses aspectos, derivam-se vários outros, como: redução 
de custos, segurança, mudançade setor de atuação no mercado de trabalho, 
dentre outras. 
Podemos definir automação como uma tecnologia desenvolvida com o 
propósito de controlar a produção em sistemas produtivos por meio de recursos 
associados à Mecânica, à Eletrônica, à Computação e ao Controle (LAMB, 2015). 
Enquanto utilizarmos o elemento humano para realizar operações repetitivas 
para a fabricação de itens, corre-se o risco de as operações não serem executadas 
exatamente da mesma maneira durante todo o tempo por todos os trabalhadores. 
Por sua vez, é humanamente impossível manter um nível elevado de produtividade 
que seja homogêneo envolvendo diversos trabalhadores que vivem a cada dia 
diferentes circunstâncias em termos de saúde, intelecto e emoções em suas vidas. 
Reflita 
Em tempos de crise, como será o impacto da automação no setor 
produtivo? 
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Uma vez que vivemos em um mundo globalizado, os termos 
competitividade e concorrência assumem uma proporção gigantesca. 
As opções de mercado são muito grandes para atender a demanda de 
um determinado cliente. 
Se você representa uma empresa que fornece um determinado produto, 
pense sobre o que seria uma vantagem frente aos seus concorrentes para obter 
êxito no mercado. 
Um produto confiável e com custo reduzido é o grande diferencial que todas 
as empresas almejam alcançar e aprimorar dia após dia. 
Como a automação pode ser uma alternativa viável para que uma 
determinada empresa ocupe um patamar de competitividade no mercado, de 
modo a ser projetada como líder em um determinado segmento? 
Pense a respeito e conclua sobre a importância da estratégica da 
automação na sobrevivência de uma empresa. 
As fases de automação de sistemas 
Uma vez que o propósito da automação é aplicar recursos tecnológicos 
para melhorar o desempenho e a qualidade dos sistemas produtivos, precisamos 
entender que existem fases para essa evolução tecnológica. Esse princípio 
precisa ser entendido para que você possa analisar o cenário de automação em 
que se encontram as empresas que você conhece ou na qual atua ou atuará em 
breve, como engenheiro formado. 
O primeiro momento em que se atuou para automatizar as coisas 
aconteceu em termos de desenvolvimento de mecanismos. Um exemplo 
clássico foi o desenvolvimento de James Watt no século XVIII de uma máquina 
a vapor capaz de controlar a pressão do vapor em seu interior a partir do uso de 
um mecanismo de válvula de alívio que mantinha a pressão constante, dentro 
de um patamar desejável. Isso nos revela que um primeiro contexto de 
automação está presente a partir de mecanismos que são projetados de forma 
engenhosa para controlar o movimento, a aplicação de momentos e forças 
que resultam na transformação de energia e realização de trabalho, conforme 
estudado nas leis da Física (MIYAGI, 2011). 
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O segundo momento aconteceu com o desenvolvimento da eletrônica 
de estado sólido, em que os transistores foram desenvolvidos para a 
implementação de circuitos eletrônicos. Isso alavancou o desenvolvimento de 
circuitos digitais e permitiu o avanço no projeto de computadores digitais, o que 
revolucionou o controle de sistemas pela utilização dessas máquinas de 
processamento. Dessa forma, uma nova fase da automação surgiu, na qual 
dispositivos programáveis poderiam ser utilizados para automatizar sistemas. 
Nesse contexto, precisamos ficar atentos para uma evolução importante 
causada pela eletrônica: o desenvolvimento de controladores programáveis. 
A evolução dos recursos computacionais ocorre de forma exponencial e 
percebemos um avanço na integração de dispositivos programáveis por meio de 
redes de comunicação. O cenário passa a ser de sistemas produtivos complexos 
que podem ser constituídos por várias partes, que, por sua vez, constituem 
subsistemas de sistemas maiores, interligados de alguma forma para que as 
metas de produção de uma enorme variedade de produtos sejam fabricadas. 
Nesse contexto, observa-se que o setor produtivo é formado a partir do conceito 
de cadeias produtivas, representantes de conjuntos de empresas, constituindo 
sistemas produtivos que colaboram entre si para a fabricação dos mais variados 
produtos. 
Os dispositivos que compõem um sistema produtivo podem ser 
classificados, fundamentalmente, como: 
 Dispositivos de processamento, que constituem estações de trabalho 
que causam mudança de estado no item que está sendo processo, 
agregando valor a ele. 
 Dispositivos de montagem, que constituem estações de trabalho que 
resultam na agregação ou junção de partes para composição de um 
produto. Os robôs são largamente utilizados para este fim. 
 Dispositivos para manipulação de itens, realizando operações de 
carga e descarga deles nas estações de processamento, e de 
armazenamento e descarga, por exemplo. Estas atividades 
costumam ser realizadas por robôs manipuladores. 
 Dispositivos para inspeção e testes de qualidade, que verificam se os 
itens produzidos estão dentro das especificações estabelecidas. 
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 Dispositivos de transporte, que movimentam os itens que estão 
sendo fabricados entre as estações que constituem o sistema 
produtivo. Podem ser formados por esteiras transportadoras, robôs 
móveis do tipo manipuladores aéreos ou, até mesmo, veículos 
autônomos de transporte (VATs). 
 Dispositivos de controle, que podem estar presentes nos diversos 
dispositivos citados anteriormente (embarcados) e que podem ser 
utilizados para a integração deles, para que haja um controle 
adequado de execução das diversas funções pertinentes a um 
sistema produtivo. 
Considerando esse contexto, percebe-se nitidamente que a questão de 
os dispositivos de controle serem programáveis ratifica o fato de os recursos 
computacionais permearem de forma contundente as arquiteturas de sistemas 
produtivos em vigência. 
Portanto, assim que você se deparar com um sistema produtivo, você deve 
compreender que (MIYAGI, 2011; LAMB, 2015): 
 Existem mecanismos que garantem o controle automático de 
máquinas. 
 Existem sistemas eletroeletrônicos programáveis e reprogramáveis 
capazes de controlar máquinas, robôs e transportadores, que 
podem ser agrupados para constituírem sistemas produtivos. 
 Existem sistemas computacionais que podem estar embarcados nos 
elementos que constituem os sistemas produtivos. Esses sistemas 
computacionais podem ser utilizados como controladores para 
automatizar todo um sistema complexo, que pode estar integrado 
por redes de comunicação e é capaz de produzir uma série de 
produtos diversificados. 
Dessa forma, observa-se que a automação pode estar inserida por meio 
de mecanismos, por meio de dispositivos eletroeletrônicos e por meio de 
dispositivos computacionais em um sistema produtivo com seus elementos 
constituintes. Essa visão de sistema é fundamental para que o engenheiro possa 
resolver problemas de automação. 
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A Visão Sistêmica 
Um ponto importante a respeito do perfil de um engenheiro que você 
precisa aprender é sobre a forma como ele pensa para resolver os problemas 
que aparecem em sua vida profissional. Primeiramente, é preciso entender que 
para a solução de um problema é necessário representá-lo de alguma forma. 
Essa representação deve ser feita a partir da construção de um modelo. 
Por exemplo, se eu pedir para você representar uma bola de futebol, 
como você procederia? Poderia fazer um desenho esquemático mostrando em 
detalhes a superfície e as costuras dessa bola, certo? Você iria desenhar o 
campo de futebol? E as traves? E a torcida na arquibancada? 
Certamente, você pararia para pensar e se depararia com a necessidade 
de delimitar “quem” e “o quê” participaria de sua representação. 
Veja a definição de sistema, descrita a seguir: 
Um sistema é formado por um conjunto de elementos que interagem 
entre si para realizar um determinado comportamento. 
Portanto, você deve assimilar duas questões:I. Um sistema é formado por um conjunto de elementos. 
II. Só pertencem a esse conjunto os elementos que efetivamente 
estão envolvidos com a realização das atividades que o sistema 
deve executar. 
Se você retirar um elemento de um sistema e ele continuar funcionando 
como antes, então esse elemento nunca pertenceu ao sistema. 
Quando você for resolver um problema de engenharia, o primeiro 
desafio consiste no estabelecimento de uma fronteira e na definição de qual é o 
sistema que constitui o seu problema. Feito isso, você deverá selecionar os 
elementos que fazem parte dele e estará pronto para construir um modelo do 
seu sistema. 
Em outras palavras, você estaria aplicando uma visão sistêmica. 
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Compreendendo o cenário de automação 
De uma forma tradicional, podemos classificar a automação em três 
contextos: fixa, programável e flexível. O objetivo dessa classificação é 
capacitá-lo a interpretar em qual contexto tecnológico ocorreu ou ocorrerá a 
implantação da automação em um determinado sistema produtivo. 
Inicialmente tem-se a automação fixa, que corresponde a um cenário 
de sistema produtivo no qual sua produção é focada em um determinado 
produto, sem variações em sua especificação, ou seja, são produtos 
consagrados que podem ser produzidos de forma rígida sem haver 
preocupação com novos lançamentos, que exigem uma inovação constante. 
Imagina que você resolva fabricar parafusos. Certamente você não precisará 
manter uma equipe de engenharia focada em inovar o seu produto a cada 
sessenta dias. Dessa forma, observa-se que os dispositivos utilizados nesses 
sistemas produtivos automatizados podem ser de baixa flexibilidade, ou seja, 
dedicados a executar um determinado conjunto de operações que são 
mantidas de forma padronizada por longos períodos de tempo e que refletem 
o ciclo de vida desses produtos. As máquinas e dispositivos utilizados nesse 
tipo de sistema produtivo são as mais rígidas possíveis e não se deve investir 
em flexibilidade operacional para esses elementos. 
Por sua vez, a automação programável está presente em sistemas que 
necessitam trabalhar com lotes de produção que podem ser constituídos por 
famílias de peças a serem fabricadas. Famílias de peças são agrupamentos 
de peças com semelhanças em termos dos processos de fabricação que 
devem sofrer para gerar um determinado produto final. Por exemplo, eu posso 
colocar cinco tipos de peças em um mesmo grupo porque essas peças devem 
sofrer um mesmo processo de usinagem - torneamento, por exemplo - e que 
podem ser processadas por uma mesma máquina flexível (torno, no caso), 
que possua troca automática de ferramenta. Esse contexto de produção está 
associado à necessidade de fabricação de lotes de produtos. Quando for 
necessário fabricar um novo lote diferente de peças, deve-se reprogramar as 
máquinas de forma adequada (GROOVER, 2011). 
Por fim, tem-se a automação flexível. Esse tipo de automação envolve 
a presença de máquinas altamente flexíveis, capazes de atuar na execução 
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de diferentes processos de forma simultânea, sem que haja a necessidade 
de segmentar a produção por meio de lotes. Nesse cenário, não é necessário 
gastar um tempo adicional para reprogramar as máquinas para a fabricação 
de produtos diferentes. Nitidamente, é preciso entender que as máquinas 
constituintes desses sistemas produtivos precisam ser de grande flexibilidade 
operacional, o que provoca um aumento do investimento para aquisição e 
manutenção desses recursos, o que refletirá diretamente no custo final dos 
produtos que estiverem sendo fabricados (GROOVER, 2011). 
Uma vez entendido esse contexto de automação, é necessário que 
você aprenda a avaliar as características associadas à natureza do sistema 
produtivo. Podemos ter sistemas de produção para grandes volumes, nos 
quais o que importa é a alta produtividade de produtos que exigem máquinas 
extremamente dedicadas e sincronizadas para que a produtividade seja 
altíssima, barateando o custo desses produtos. Existem também os sistemas 
produtivos que são voltados para a produção em lotes, que exigem um 
preparo do sistema para diferentes lotes, não por causa da limitação 
tecnológica de seus dispositivos de produção, mas por causa da natureza dos 
produtos que são fabricados, que podem exigir descontaminação da linha de 
produção, por exemplo, antes de iniciar um novo lote. Existem ainda os 
sistemas produtivos voltados para a produção em pequenos volumes e que 
envolvem grande variedade de produtos a serem fabricados, porque o ciclo de 
vida deles é muito curto e necessitam de intervenções frequentes de inovação 
nos processos de produção. 
Portanto, quando for analisar o contexto de automação de um sistema 
produtivo, aprenda a verificar a natureza do sistema em primeiro lugar para 
depois avaliar qual é a melhor solução de automação. 
Agora que estamos concluindo esta seção, você já deve estar apto a pensar 
a respeito de como associar uma visão sistêmica com a questão da natureza de 
um sistema produtivo e a questão da decisão do tipo de automação que deve ser 
agregada para que este sistema apresente um diferencial competitivo. 
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Problema pratico 
Você deve aplicar um procedimento para a solução do seu problema. 
Uma vez que o problema proposto foi descrito de uma forma genérica, vamos 
apresentar uma sistemática que poderá ser utilizada sempre que você se 
deparar com um problema real em sua vida profissional, no qual detalhes de 
especificação do sistema e do seu comportamento estarão explicitados e que 
poderão ser claramente declarados de acordo com o procedimento a seguir: 
1º Passo: Visão Sistêmica 
Na situação-problema, apresentada inicialmente, existe um sistema 
produtivo. Portanto, em primeiro lugar, você deverá separar quais são os 
elementos que fazem parte do seu sistema produtivo para, então, fazer uma 
análise de necessidades. Isso evita que você incorra em um dos seguintes 
erros: 
Erro do aquém: simplificação da solução, desconsiderando partes do 
sistema que não deveriam ser ignoradas. 
Erro do além: complicação da solução, considerando partes do sistema 
que não deveriam ser consideradas, porque não estão funcionalmente 
envolvidas na execução dos processos que ocorrem no sistema produtivo. 
2º Passo: Análise da natureza do sistema produtivo 
Você deve descrever exatamente a natureza dos processos que são 
executados no sistema, identificando o volume de produção envolvido, a 
necessidade de realização de produção segmentada em lotes e a 
possibilidade de execução simultânea de diferentes processos, se for o caso. 
3º Passo: Análise dos tipos de automação 
Com base nos levantamos realizados nos passos anteriores, verifique 
qual é o tipo adequado de automação que deve ser aplicado. Não esqueça 
que se exagerar na rigidez perderá a flexibilidade para inovações futuras; e se 
exagerar na flexibilidade irá gerar um custo agregado ao produto que pode 
comprometer a competitividade da empresa. 
Aplicando esse método, você será capaz de propor soluções de 
automação que sejam condizentes com a necessidade de seu problema. 
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Avançando na pratica 
Descrição da situação-problema 
Considere que você já atua em uma indústria farmacêutica e que, agora, 
você está envolvido na implantação de uma nova linha de produção de 
medicamentos de alto custo para o controle de câncer de pulmão. Qual tipo de 
automação você associaria a essa linha? 
Resolução da situação-problema 
Aplicando o procedimento visto anteriormente, temos: 
1º Passo: Visão Sistêmica 
Inicialmente você deve considerara hipótese de queodesenvolvimento de 
drogas para o câncer envolve altos investimentos e que, até que uma droga ser 
aprovada para aplicação nos seres humanos, há um tempo de minimamente dez 
anos para esse ciclo de desenvolvimento. 
Nesse contexto, você entenderá que não deve envolver fabricação de 
forma compartilhadacom outras drogas, para finalidades diferentes, e também 
não deve excluir a possibilidade de fabricação de forma compartilhada com 
outras drogas, mas para outros tipos de câncer, que apresentem similaridades. 
2º Passo: Análise da natureza do sistema produtivo 
O sistema produtivo deve envolver um controle crítico de qualidade e isso 
implica na utilização de autoclaves (equipamento utilizado para esterilização) 
para que não haja risco de contaminação. Nesse contexto, a produção em lotes 
para o controle do medicamento é essencial. 
3º Passo: Análise dos tipos de automação 
A partir do contexto apresentado, podemos considerar a decisão de 
implementar um sistema de automação com a flexibilidade de um sistema de 
automação programável. Dessa forma, será possível reprogramar o sistema 
para diferentes lotes e, ao mesmo tempo, será respeitada a questão do controle 
de qualidade da fabricação de cada lote. 
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FUNDAMENTOS DA TECNOLOGIA DE ROBÔS 
A robótica abrange tecnologia de mecânica, eletrônica e computação. 
Além disso, participam em menor grau teoria de controle, microeletrônica, 
inteligência artificial, fatores humanos e teoria de produção. Neste capitulo serão 
analisadas as características dos robôs industriais que permitem avaliar o grau 
de aplicação de um determinado braço a um determinado processo produtivo. 
Serão também estudados os fundamentos teóricos dos elementos que definem 
características físicas do braço, bem como o desempenho dinâmico e o sistema 
de controle. 
Nomenclatura 
As máquinas robóticas podem ser classificadas segundo critérios 
distintos. Por exemplo, podem ser agrupadas quanto à aplicação, quanto à 
cadeia cinemática, quanto ao tipo de atuadores, quanto à anatomia, etc. Sequer 
o termo robô possui um significado único. Pode tanto representar um veículo 
autônomo quanto um humanóide ou um simples braço com movimentos. O grau 
de interatividade com agentes externos permite classificá-los em totalmente 
autônomos, programáveis, sequenciais ou ainda inteligentes. De certa forma, 
dada a quantidade de aplicações que surgem a cada momento, é praticamente 
impossível ter-se uma única forma de classificação para robôs. Para concentrar 
esforços no objetivo definido aqui, a abrangência deste manuscrito será limitada 
a robôs industriais. Eles são, em sua grande maioria, máquinas projetadas para 
substituir o trabalho humano em situações de desgaste físico ou mental, ou ainda 
situações perigosas e repetitivas no processo produtivo em indústrias. Com isso 
descartam-se aqueles que possuem o atrativo da forma humanóide, mas que 
são de pouca serventia no ramo industrial. Veículos autônomos e outras formas 
robóticas também ficam de fora. Na terminologia aqui empregada, um robô será 
composto de um circuito eletrônico computadorizado de controle e um 
mecanismo articulado denominado manipulador. Porém, serão igualmente 
utilizados, sem distinção, os termos: 
 robô, 
 braço mecânico, 
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 mecanismo robótico, 
 manipulador, 
 manipulador mecânico, 
 manipulador robótico. 
Para compreender melhor a tecnologia robótica, serão analisados, a 
seguir, alguns fatores que caracterizam os manipuladores e que são, em grande 
parte, responsáveis por tornar uma determinada configuração de braço mais 
adequada a uma dada automação. Entre estas características citam-se: 
 
 anatomia, 
 volume de trabalho, 
 sistemas de acionamentos, 
 sistema de controle, 
 desempenho e precisão, 
 órgãos terminais, 
 sensores, 
 programação. 
Anatomia dos braços mecânicos industriais 
O braço robótico (Groover, 1988) é composto pelo braço e punho. O braço 
consiste de elementos denominados elos unidos por juntas de movimento 
relativo, onde são acoplados os acionadores para realizarem estes movimentos 
individualmente, dotados de capacidade sensorial, e instruídos por um sistema 
de controle. O braço é fixado à base por um lado e ao punho pelo outro. O punho 
consiste de várias juntas próximas entre si, unidas por elos compactos, que 
permitem a orientação do órgão terminal nas posições que correspondem à 
tarefa a ser realizada. Na extremidade do punho existe um órgão terminal (mão 
ou ferramenta) destinada a realizar a tarefa exigida pela aplicação. A Figura 2 
mostra esquematicamente uma sequência de elos e juntas de um braço robótico. 
Nos braços reais, a identificação dos elos e juntas nem sempre é fácil, em virtude 
da estrutura e de peças que cobrem as juntas para protegê-las no ambiente de 
trabalho. 
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Fig. 2 – Esquema de notação de elos e juntas num braço mecânico ilustrativo. 
Numa junta qualquer, o elo que estiver mais próximo da base é 
denominado elo de entrada. O elo de saída é aquele mais próximo do órgão 
terminal, como ilustrado na Figura 3. 
 
Fig. 3 – Sequência de elos numa junta de um braço robótico. 
A Figura 4 mostra um braço robótico industrial, com todas as suas partes. 
Num braço mecânico antropomórfico (que se assemelha ao braço humano), os 
elos são denominados seqüencialmente de base, braço e antebraço. 
 
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Fig. 4 – Anatomia do braço robótico fabricado pela RRRobotica. 
Configuração dos robôs 
A configuração física dos robôs de cadeia aberta (Groover, 1988) está 
relacionada com os tipos de juntas que ele possui. Cada configuração pode ser 
representada por um esquema de notação de letras, como visto anteriormente. 
Considera-se primeiro, os graus de liberdade mais próximos da base, ou seja, 
as juntas do corpo, do braço e posteriormente do punho. 
Um braço mecânico é formado pela base, braço e punho. O braço é ligado 
a base e esta é fixada ao chão, à parede ou ao teto. É o braço que efetua os 
movimentos e posiciona o punho. O punho é dotado de movimentos destinados 
a orientar (apontar) o órgão terminal. O órgão terminal executa a ação, mas não 
faz parte da anatomia do braço robótico, pois depende da aplicação a ser 
exercida pelo braço. A movimentação do braço e a orientação do punho são 
realizadas por juntas, que são articulações providas de motores. Em resumo, a 
base sustenta o corpo, que movimenta o braço, que posiciona o punho, que 
orienta o órgão terminal, que executa a ação. Em geral utilizam-se três juntas 
para o braço e de duas a três juntas para o punho. Os elos do braço são de 
grande tamanho, para permitir um longo alcance. Por outro lado, os elos do 
punho são pequenos, e, às vezes, de comprimento nulo, para que o órgão 
terminal se desloque o mínimo possível durante a orientação do punho. Adota-
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se uma nomenclatura para os manipuladores com base nos tipos de juntas 
utilizadas na cadeia de elos, que parte da base em direção ao órgão terminal. 
Assim um manipulador TRR teria a primeira junta (da base) torcional, e as duas 
seguintes seriam rotacionais. O punho segue a mesma notação, porém indica-
se a separação entre o corpo e o punho por dois pontos “:”, como por exemplo, 
TRR:RR. As configurações típicas para o braço e o punho de robôs industriais 
são apresentadas nas Tabelas 1 e 2. As configurações de braços e punhos 
industriais mais comuns são descritas nas seções seguintes. 
 
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Tabela 1 – Esquema de notação para designar configurações de robôs 
 
Configuração do robô – braço e corpo Símbolo 
Configuração cartesiana LLL 
Configuração cilíndrica LVL 
Configuração articulada ou revoluta TRR 
Configuração esférica TRL 
Configuração SCARA VRL 
 
Tabela 2 – Esquema de notação para designar configurações do pulso 
 
Configuração do robô – (pulso) Símbolo 
Configuração Punho de 2 eixos RT 
Configuração Punho de 3 eixos TRT 
 
Robô cartesiano ou pórtico 
O robô de coordenadas cartesianas, ilustrado na Figura 5 usa três juntas 
lineares. É o robô de configuração mais simples, desloca as três juntas uma em 
relação à outra. Este robô opera dentro de um envoltório de trabalho cúbico. É 
também denominado de pórtico. 
Robô cilíndrico 
Estebraço possui na base uma junta prismática, sobre a qual se apóia 
uma junta rotativa (revolvente ou torcional). Uma terceira junta do tipo 
prismática é conectada na junta rotativa formando uma configuração LVL, como 
mostra a Figura 6, ou ainda TLL. Este braço apresenta um volume de trabalho 
cilíndrico. 
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Fig. 5 – Robô cartesiano (LLL) 
 
Fig. 6 – Braço robótico cilíndrico 
Robô esférico ou polar 
Este tipo de braço robótico foi projetado para suportar grandes cargas e 
ter grande alcance. É bastante utilizado para carga e descarga de máquinas, 
embora o braço revoluto seja mais comum nestas aplicações. Ele conta com 
duas juntas rotativas seguidas de uma junta prismática, como observado na 
Figura 7. A primeira junta move o braço ao redor de um eixo vertical, enquanto 
que a segunda junta gira o conjunto ao redor de um eixo horizontal. O volume 
de trabalho é um setor esférico, de onde este manipulador obteve seu nome. A 
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denominação “polar” deve-se às coordenadas polares de sistemas de eixos 
cartesianos, caracterizadas por duas coordenadas angulares (juntas rotativas) e 
uma coordenada radial (junta prismática). Este tipo de braço está em desuso, 
sendo substituídos pelos braços revolutos. 
 
Fig. 7 – Robô polar em configuração VVL. 
Robô SCARA 
Este é também um braço bastante utilizado, pois é compacto, tem grande 
precisão e repetibilidade, embora com um alcance limitado. Estas características 
o tornam próprios para trabalhos em montagem mecânica ou eletrônica que 
exigem alta precisão. Possui duas juntas rotativas e uma junta linear, que atua 
sempre na vertical, como visto na Figura 8. O volume de trabalho deste braço é 
cilíndrico, porém, como ele utiliza juntas rotativas, é também considerado 
articulado. O nome é um acrônimo de Selective Compliance Assembly Robot 
Arm, ou Braço Robótico de Montagem com Complacência Seletiva. 
 
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Fig. 8 – Robô com articulação horizontal SCARA. 
Robô articulado ou revoluto 
Estes tipos de robôs (Groover, 1988, Adade Filho, 1992), possuem três 
juntas rotativas, conforme ilustrado na Figura 9. Eles são os mais usados nas 
indústrias, por terem uma configuração semelhante ao do braço humano, (braço, 
antebraço e pulso). O pulso é unido à extremidade do antebraço, para propiciar 
juntas adicionais para orientação do órgão terminal. Este modelo de 
configuração é o mais versátil dos manipuladores, pois assegura maiores 
movimentos dentro de um espaço compacto. Os braços revolutos podem ser de 
dois tipos: cadeia aberta ou cadeia parcialmente fechada. Nos primeiros pode-
se distinguir facilmente a seqüência natural formada por elo-junta, da base até o 
punho. Nos braços de cadeia parcialmente fechada o atuador da terceira junta 
efetua o movimento desta por meio de elos e articulações não motorizadas 
adicionais. 
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Fig. 9 – Robô articulado ou revoluto 
Robô paralelo 
O manipulador paralelo possui juntas que transformam movimentos de 
rotação em translação, ou usam diretamente juntas prismáticas. Sua principal 
característica é um volume de trabalho reduzido, porém uma alta velocidade, o 
que o torna propício para certas atividades de montagem. Outra característica 
destes braços é que eles não possuem cinemática com cadeia aberta, como a 
maioria dos robôs industriais. Os quatro ou seis atuadores destes braços unem 
a base diretamente ao punho, e se ligam a estes por meio de juntas esféricas 
não motoras. 
Sensores de movimento e posição 
O sistema de controle dos braços mecânicos industriais comanda o 
movimento dos atuadores e motores, com base na diferença encontrada entre a 
posição real das juntas e a posição desejada para elas. Para estimar a posição 
e a velocidade das juntas, vários tipos de sensores podem ser empregados. Os 
mais comuns são o resolver e o encoder (codificador ótico). 
Resolver 
Um resolver é essencialmente um transformador rotativo. Ele é composto 
de um rotor e um estator, conforme ilustra a Figura 10. O rotor é excitado por um 
sinal senoidal, Vr, gerado externamente e que alimenta o rotor por meio de um 
transformador rotativo, no qual o enrolamento primário é estático e o secundário 
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gira com o rotor. Os dois enrolamentos do estator, denominados de Co-seno e 
Seno, funcionam como sensores do campo gerado pelo rotor. A amplitude 
destes sinais é função do ângulo de rotação  do eixo, de tal forma que a 
tangente deste ângulo pode ser obtida pela relação entre ambos os sensores, 
isto é, tan = sen/cos. O sinal de saída é analógico, mas pode ser facilmente 
convertido para digital. A precisão e a resolução deste sensor dependem de 
características construtivas, mas em geral é melhor do que 1. 
 
Fig. 10 – Resolver. Fonte: Advanced Micro Controls 
Codificadores óticos 
Codificadores ópticos ou encoders são sensores de posição com saída 
digital. Existem diversos tipos de encoders, dos quais se destacam os do tipo 
incremental e do tipo absoluto. O encoder absoluto fornece a posição angular a 
qualquer instante com base no ângulo de rotação de seu eixo. O encoder 
incremental, por sua vez, fornece apenas uma diferença de posição angular, e 
necessita de um sinal de referência para ajustar sua posição real. Um encoder 
absoluto, ao contrário do incremental, é capaz de recuperar sua posição após 
uma queda na alimentação. Ambos os tipos de encoder usam um disco acoplado 
ao eixo rotativo contendo uma ou mais trilhas de pequenas janelas. De um dos 
lados do disco são posicionados diodos emissores de luz (LED), e, do outro, 
fotodetectores, como visto na Figura 11. Cada vez que uma janela passa 
defronte o LED, o fotodetector emite um sinal. A combinação dos sinais dos 
diversos detectores nas diferentes trilhas fornece uma codificação única para 
cada posição angular. Há duas formas de codificar o sinal das trilhas: código 
binário e código Gray, mostrados na Figura 12. O código binário tem a vantagem 
de fornecer o ângulo diretamente a partir da leitura do sensor, porém pode 
apresentar ruídos durante as transições entre janelas. No código Gray ocorre 
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apenas um bit de transição a cada janela, eliminando assim eventuais ruídos. 
Contudo, este código necessita de uma tabela ou circuito de conversão para 
código binário. Quanto maior o número de trilhas (ou bits) maior será a resolução 
de encoders. Utilizam-se codificadores óticos com até 4096 (12 bits) posições, 
que garantem precisões da ordem de 5 minutos de arco. 
Fig. 11 – Encoder absoluto 
 
Fig. 12 – Disco de codificador ótico com código binário (esquerda) e código Gray 
(direita). 
Sensores externos 
Sensores são dispositivos cuja finalidade é obter informações sobre o 
ambiente em que se encontram, e são utilizados como componentes do sistema 
de controle de realimentação do robô. Há diversos tipos de sensores que podem 
ser classificados de acordo com os princípios físicos sobre os quais eles estão 
baseados. Estes sensores são em geral empregados em células de trabalho, e 
podem ser classificados como: 
 Sensor de tato – detecta a pressão entre os dedos da garra. 
 Sensor de proximidade – detecta a presença de um objeto ou 
material. 
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 Sensor de distância – detecta a presença e a distância do sensor 
até um objeto próximo. 
 Outros: sensor de pressão, temperatura, magnético. 
 Visão de máquina – infere a informação com base no 
processamento computacional de imagens obtidas por meio de 
câmeras. 
O sensor de tato ou toque fornece um sinal binário de saída que indica se 
houve ou não contato com o objeto. Um dos modelos mais simples é feito com 
duas chapas de metal que devem ser tocadas ao mesmo tempo pelos dedos de 
uma pessoa. A resistência dos dedos é suficiente para acionar um circuito 
sensível. 
Sensores de proximidade e distância utilizam meios óticos ou 
eletromagnéticos para avaliar a presença e a distância dos objetos. Pode-se 
empregar,por exemplo, um ímã e um sensor Hall, sensores capacitivos, 
fotocélulas, fotodetectores, foto-resistores, etc. 
O sensor de pressão é uma estrutura mecânica planejada a deformar-se 
dentro de certos limites. Um modelo simples deste tipo de sensor pode ser feito 
com material de esponja condutora, pois ela tem uma resistividade elevada que 
se altera quando deformada. 
Outro modelo mais sofisticado e versátil é o strain-gage, que é, na sua 
forma mais completa, um resistor elétrico composto de uma finíssima camada 
de material condutor. As tensões mecânicas aplicadas ao sensor provocam 
variações na resistência elétrica proporcionais às deformações elásticas. 
A interação entre o robô e a célula de trabalho é esquematizada na Figura 
13. O operador supervisiona o processo produtivo para assegurar o correto 
funcionamento dos eventos, e introduzir, caso necessário, reprogramações no 
sistema. O sistema de comunicações realiza a interface entre o operador e o 
programa que controla o processo produtivo na célula. Este, por sua vez, 
comanda a execução de programas no manipulador, ativa e desativa 
acionamentos nas máquinas da célula, e sincroniza as atividades entre ambos, 
com base em informações prestadas pelos diversos sensores externos 
presentes na célula. O sistema de tomada de decisões pode ainda alterar a 
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programação do braço mecânico ou das máquinas em função do produto a ser 
manipulado ou produzido. O sistema de controle do robô, por seu lado, recebe 
comandos do sistema de decisão e executa o programa corrente, controlando 
os diversos motores das juntas e verificando seu posicionamento por meio dos 
sensores instalados nelas. 
 
Fig. 13 – Interligação entre os componentes de uma célula de trabalho. 
Aplicações de robôs 
Embora apareçam novas aplicações para os braços robóticos a cada dia, 
ainda assim a grande maioria das aplicações pode ser agrupada em poucas 
categorias. São elas: 
 
a) Manuseio, transporte e operações de carregamento e 
descarregamento. Nesta função o braço movimenta o material 
entre dois ou mais pontos dentro da célula de trabalho. São 
operações típicas de pega-e-põe. 
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b) Aplicação de processamento. Nesta categoria incluem-se 
transformações aplicadas pelo braço no material manipulado. 
Consiste de operações de solda a arco, solda a ponto, pintura, 
furação e rosqueamento. É necessário o uso de ferramentas 
especiais. 
c) Montagem e inspeção. São operações de montagem mecânica ou 
eletrônica, além de inspeção de peças por meio de sensores 
especiais, visando a garantia de qualidade. 
Em virtude das características construtivas, os manipuladores podem se 
adaptar melhor a uma ou outra atividade. Considerando os tipos mais comuns, 
ou seja, o pórtico, o polar, o cilíndrico, o revoluto e o SCARA, as principais 
aplicações de cada um deles são: 
a) Revoluto. Adapta-se com facilidade à substituição do trabalho 
humano. Apresenta alta precisão e elevada velocidade, porém 
possui alta complacência, o que pode afetar a repetibilidade. 
Possui bom alcance, ou seja, grande volume de trabalho. É 
principalmente empregado em operações de manuseio e 
processamento. 
b) Esférico (polar). Encontra aplicações em operações de carga e 
descarga de máquinas, porém vem sendo substituído pelo 
revoluto, exceto em aplicações que requeiram a geometria polar. 
Apresentam grande alcance, com precisão mediana, aliado a alta 
velocidade e capacidade de carga. A alta complacência, contudo, 
compromete o desempenho. 
c) Cilíndrico. São poucos os fabricantes deste tipo de manipulador. 
Apesar de apresentar uma elevada precisão e baixa complacência, 
as novas tecnologias tornam o revoluto equivalente ao cilíndrico, 
fazendo com que este não encontre aplicações importantes. 
Apresenta alta velocidade e grande capacidade de carga, porém 
seu alcance (volume de trabalho) é reduzido. As principais 
aplicações são em montagem e inspeção. 
d) Pórtico. Seu alcance é limitado, mas pode ser facilmente adaptado 
para grandes dimensões (gantry). Possui baixa complacência, alta 
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precisão, boa velocidade e pode ser projetado para suportar 
grandes cargas. Encontra aplicações em montagem de sistemas, 
empacotamento e armazenamento. 
e) SCARA. Devido à baixa complacência, este braço é mais indicado 
em operações de montagem de sistemas que requeiram grande 
precisão. A velocidade é elevada, e, embora seu alcance seja 
limitado, apresenta uma boa capacidade de carga devido à 
complacência seletiva, aliada a uma alta repetibilidade. 
Além das aplicações já mencionadas, os manipuladores robóticos são 
utilizados também em operações de soldagem, rosqueamento, marcação e 
gravura, pintura, colagem, manuseio de peças, empacotamento, 
armazenamento, corte, rebarbamento, polimento, montagem de componentes 
eletrônicos em placas, visão computacional, manuseio de vidro fundido, 
alimentação de ferramentas em máquinas, alimentação de material para prensa, 
alimentação e posicionamento de peças em forja, entre inúmeras outras 
aplicações. 
 
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REFERENCIAS 
Adade Filho, A. Fundamentos de Robótica: Cinemática, Dinâmica e 
Controle de Manipuladores Robóticos. Apostila publicada pelo ITA-CTA. São 
José dos Campos, 1992. 
Carrara, V. Introdução à Robótica Industrial. Disponivel em: 
<http://urlib.net/8JMKD3MGP3W34P/3K5JPL8>. Pag 7 a 49 
Groover, M. P.; Weiss, M.; Nagel, R. N.; Odrey, N. G. Industrial Robotics: 
Technology, Programming, and Applications. McGraw-Hill Higher Education, 
1986. 
Groover, M. P.; Weiss, M.; Nagel, R. N.; Odrey, N. G. Robótica. 
Tecnologia e Programação. McGraw-Hill, São Paulo, 1989. 
Pessoa, M. A. O. Informática Industrial II. Pag 9 a 21. Pag 34 a 47, 
Londrina, 2017 
Sandier, B-Z. Robotics: designing the mechanisms for automated 
machinery. 2nd ed. Academic Press, San Diego, 1999.