Robótica Industrial: Avaliação e Modelos

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Robótica industrial
Professor(a): Bruno Henrique Oliveira Mulina (Doutorado)
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Prepare-se! Chegou a hora de você testar o conhecimento adquirido nesta disciplina. A Avaliação Virtual (AV) é composta por questões objetivas e
corresponde a 100% da média final. Você tem até cinco tentativas para “Enviar” as questões, que são automaticamente corrigidas. Você pode
responder as questões consultando o material de estudos, mas lembre-se de cumprir o prazo estabelecido. Boa prova!
Observe este manipulador:
Figura 1 – Manipulador a ser estudado no exercicio
Fonte: elaborada pelo autor.
Considere que os elos têm tamanho de 1 m, que as juntas rotativas permitem rotação de 360º e as juntas prismáticas permitem o
deslocamento linear de até 1m. Ao programar um movimento sobre o plano XY, o operador marca quatro pontos sobre este plano. Ao
mandar o manipulador executar um movimento por esses quatro pontos, o manipulador erra as coordenadas determinadas. Diante do
acontecimento, avalie as asserções.
I. Esse erro pode não ser consequência do algoritmo de geração de trajetória, mas sim do próprio projeto do manipulador.   
PORQUE
II. Dependendo do movimento que é executado, as juntas podem não ser capazes de executá-lo em tempo hábil. Isso é consequência do
controle de aceleração polinomial, que sempre fornece a máxima energia, ou nenhuma, para os atuadores.
Assinale a alternativa acerca das asserções supracitadas, bem como a relação entre elas:
Alternativas:
A primeira asserção e a segunda estão corretas, e a segunda justifica a primeira
A primeira asserção e a segunda estão corretas, mas não possuem relação.
A primeira e a segunda asserção estão incorretas.
A primeira asserção está incorreta e a segunda está correta.
A primeira asserção está correta e a segunda está incorreta.  CORRETO
Código da questão: 48769
Dentre as formulações possíveis para obter o modelo dinâmico do manipulador, temos o método de Euler-Lagrange e Newton-Euler. Dada
as afirmações:
I. Ambos os métodos se baseiam no estudo da energia que cada elo possui durante o movimento, acumulando as energias cinéticas e de
inércia.
II. O método de Newton-Euler aplica os conceitos de momento para obter as relações de força e torque necessárias à formulação.
III. O método de Newton-Euler é um método numérico (recursivo) para calcular os esforços e os parâmetros de movimento. Para isso ele
executa uma análise da base até o elemento terminal para definir os esforços e depois retorna calculando os parâmetros de movimento.
IV. O método de Euler-Lagrange tem por vantagem resultar em um modelo analítico e direto.
V. As análises a serem realizadas em ambos os casos consideram o centro de massa, já que simplifica o processo de formulação.
Estão corretas as afirmações:
Alternativas:
Resolução comentada:
A primeira asserção está correta. Dependendo das características do movimento requerido, as juntas podem não ter capacidade de
realizar o movimento (aceleração grande, carga mecânica acima das especificações, etc.). O erro da segunda asserção está ao dizer que
o controle polinomial fornece toda ou nenhuma energia ao atuador responsável por mover a junta. Esse tipo de controle é
característico do modelo em degrau, e não o polinomial, que é mais suave.
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3)
4)
Apenas a V.
I, II e V.
Apenas II e IV.
Todas estão incorretas.
II, IV e V.  CORRETO
Código da questão: 48762
O conceito de centro de massa é muito importante em diferentes áreas de pesquisa,
pois permite simplificar em grande parte dos casos o processamento matemático a
ser desenvolvido. Dentre as afirmações dadas a seguir, marque a alternativa
correta:
Alternativas:
Por ser adimensional, o centro de massa é aquele ponto onde a massa do
corpo pode ser considerada nula por conta do comportamento médio do corpo
naquele ponto.
O centro de massa é o ponto no corpo onde a massa pode ser considerada
nula, já que é o ponto cuja somatória dos efeitos físicos do corpo se anulam.
O centro de massa de um corpo deve estar obrigatoriamente no meio do objeto, já que a
geometria define a distribuição de massa.
Se avaliarmos a velocidade ao longo de todos os pontos de um corpo, sempre encontraremos no centro de
massa o valor nulo.
A inércia ocorrida no centro de massa deve ser calculada com base na
geometria do objeto original.  CORRETO
Código da questão: 59302
O uso de simuladores traz vantagens e desvantagens no processo de implementação da automação realizada por manipuladores robóticos.
Entre eles, podemos citar:
I. Tentativa de simular o comportamento do sistema real através de modelos virtuais.
II. A análise das principais relações do manipulador com o meio que o cerca.
III. Desenvolvimento de uma programação que não necessita de ensaios físicos, pois por conta dos modelos tridimensionais as principais
ações já foram testadas.
IV. Aumento no custo de implementação do manipulador, já que primeiramente deve-se adquirir o simulador e depois de compreendido
sobre o comportamento do manipulador é gasto novamente recursos para a aquisição dos manipuladores físicos.
V. Os resultados apresentados unicamente por meio gráfico ajudam o programador compreender possíveis falhas na operação do
manipulador.
Resolução comentada:
A alternativa I está errada, pois o modelo de Newton-Euler aplica o conceito de momento e força em sua formulação, e não da energia.
A alternativa III está incorreta ao citar que o processo de determinação dos parâmetros de movimento é feito após o cálculo dos
esforços e na ordem: parâmetros de movimento da base ao elemento terminal, e depois elemento terminal até a base calculando os
esforços.
Resolução comentada:
O centro de massa de um corpo não precisa estar obrigatoriamente no meio do objeto, já que a geometria define a distribuição de
massa.
A massa no centro de massa não é nula, ela apenas representa a massa do corpo.
Se avaliarmos a velocidade ao longo de todos os pontos de um corpo, nem sempre encontraremos no centro de massa o valor nulo,
depende do movimento.
O centro de massa, como o nome mesmo informa, é o
ponto onde todas as análises referentes à massa do corpo podem ser concentradas
e refletem o comportamento do corpo como um todo, não estando necessariamente
no centro geométrico do corpo. Por isso, a massa desse ponto somente será nula
se a massa do corpo for nula também, o que é irreal. Porém, mesmo não tendo
dimensão, os cálculos envolvendo o centro de massa consideram o momento de inércia
do corpo, que depende da geometria.
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Estão corretas as afirmações:
Alternativas:
Apenas II, III e IV.
Apenas I, II, III e V.
Apenas I, III e V.
Todas estão corretas.
Apenas I e II.  CORRETO
Código da questão: 48777
No estudo dos parâmetros de Denavit-Hartenberg, alguns parâmetros são obtidos de acordo com as especificações do manipulador,
enquanto outros dependem do deslocamento provocado por cada junta. Uma junta prismática, cujo eixo de movimento é ___, varia seu
parâmetro ___ ao executar o deslocamento linear. Já a junta rotacional, comum em manipuladores, tem seu eixo de movimento dado como
___, variando o parâmetro D-H ___ .
Alternativas:
 CORRETO
Variável; l; z; α.
x; d; z; α.
Código da questão: 48755
Resolução comentada:
A alternativa I está correta, sendo essa exatamente a premissa no uso de simuladores. A alternativa II também está correta, já que o
simulador não é capaz de prever todas as possibildiades, então foca naquelas mais importantes. No caso da afirmação III, está errada.
Na programação offline, que é desenvolvida com auxílio dos computadores, necessita-se de validação e calibração no mundo real a fim
de corrigir variações entre os modelos virtual e o real. A afirmação IV até pode parecer correta quando diz sobre a necessidade de duas
aquisições, mas o simulador permite ensaios e condições que poderiamcausar danos ao manipulador fisico, gerando gastos com as
manutenções necessárias. Além disso, o simulador permite testar disposições com relação aos outros elementos da produção. A
afirmação V erra em dizer que os simuladores são unicamente gráficos, podendo fornecer os dados também por meios matemáticos.
Resolução comentada:
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7)
Para que o manipulador se mova entre as coordenadas necessárias para a
realização de sua tarefa, é necessário que se defina a trajetória a ser
seguida. Uma vez definido o caminho a ser seguido, é necessário definir os
pontos intermediários. Ao definir os pontos intermediários na trajetória do
manipulador, o operador está definindo:
Alternativas:
Um esboço sobre o caminho que o manipulador deve percorrer, identificando
os pontos possíveis e os que devem ser evitados.  CORRETO
Somente os pontos inicial e final que o manipulador deverá percorrer para
realizar sua tarefa.
O modo no qual as juntas devem se deslocar para atingir a posição
desejada.
Os pontos a serem evitados pelo manipulador, uma vez que estes pontos
estão fora do alcance do manipulador.
A orientação final da ferramenta, já que esta informação é importante
para a realização das atividades.
Código da questão: 59857
Dentre os diversos modelos de manipulador, um projetista produziu o conceito apresentado na figura, onde estão presentes juntas
rotacionais e prismáticas. Observando este manipulador:
Figura 1 – Manipulador teorico referente à questão
Fonte: elaborada pelo autor.
I. Ao avaliar seu modelo dinâmico, caso a extremidade da ferramenta esteja em contato com a superfície, o componente do modelo dinâmico
do manipulador referente à gravidade será nulo.  
PORQUE
II. Porque, uma vez que energia potencial é nula na ferramenta (se estivermos usando a formulação de Euler-Lagrange) ou o momento seja
nulo (na formulação de Newton-Euler), não existe esforço sobre as juntas na direção z.
Assinale a alternativa acerca das asserções supracitadas, bem como a relação entre elas:
Alternativas:
A primeira asserção está incorreta e a segunda está correta.
A primeira asserção está correta e a segunda está incorreta.
A primeira asserção e a segunda estão corretas, mas não possuem relação.
A primeira e a segunda asserção estão incorretas.  CORRETO
Resolução comentada:
Os pontos intermediários são os pontos importantes para a trajetória do
manipulador. Por esse motivo não se preocupam com a direção da ferramenta
(função do punho). A geração de trajetória não se dedica a descrever como deve
ser o deslocamento das juntas, sendo isso função do modelo inverso do
manipulador. A definição dos pontos intermediários não define todos os pontos a
serem percorridos, já que isso é responsabilidade do processo de discretização.
A definição dos pontos fora do alcance do manipulador não é de responsabilidade
dos pontos intermediários, mas sim das limitações físicas e geométricas do
manipulador.
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9)
A primeira asserção e a segunda estão corretas, e a segunda justifica a primeira.
Código da questão: 48764
No estudo sobre os sistemas de coordenadas, é comum definir um como a referência para análise de todo o espaço de interesse. Porém,
esse conceito se torna vago e complexo no estudo de manipuladores, já que cada grau de liberdade fornecido por uma junta promove um
conjunto novo de movimentos. Por isso:
I. É muito importante definir um sistema de referência único, já que a criação de outros sistemas de coordenadas tornaria o estudo do
movimento do manipulador complexo.
II. É possível mesclar diferentes tipos de sistemas de coordenadas (cartesiana, polar, cilíndrica) na análise das coordenadas de um
manipulador, já que isso simplifica os cálculos a serem realizados, uma vez que é possível definir o tipo de coordenadas dependendo do tipo
de movimento permitido.
III. A distinção dos corpos rígidos de um manipulador pode facilitar o entendimento sobre o movimento, já que permite compreender como
cada porção do manipulador age.
IV. Um sistema de coordenada importante no manipulador é o que se localiza na extremidade, fixando a ferramenta. Esse sistema informa
qual a direção que a ferramenta está orientada para a realização das atividades.
V. A direção do sistema de coordenadas do último elo do manipulador não faz muita diferença para o manipulador, já que a ferramenta deve
ser capaz de realizar as rotações nos três eixos de modo a corrigir sua posição.
Estão corretas as afirmações:
Alternativas:
Apenas V.
I e IV.
Apenas III.
II, III e V.
III e IV.  CORRETO
Código da questão: 48737
Observando o manipulador da figura a seguir, composto de 4 juntas rotacionais e prismáticas:
Figura – Estrutura de um manipulador qualquer
Fonte: elaborada pelo autor. Lembrando que as juntas são numeradas da base para a ferramenta, é possível dizer que:  
Resolução comentada:
As duas asserções estão incorretas. Com relação às asserções, o termo referente à energia potencial realmente é nulo na ferramenta,
porém todos os demais elos do manipulador ainda possuem energia potencial (a não ser que estajam repousados no plano de
referência (o que não aparenta na figura). Por esse motivo, ambas as alternativas estão incorretas.
Resolução comentada:
As asserções III e IV estão corretas. A asserção I está errada quando se refere à adição de sistemas de coodenadas adicionais como um
problema para o estudo no manipulador. Já a asserção II está errada por dizer que é possível operar tipos de sistemas de coordenadas
diferentes ao mesmo tempo. Caso isso seja feito, a coordenada de um ponto poderia ser resultado da soma de uma coordenada
cartesiana com uma polar, o que não representa nada. A asserção V está incorreta, pois se refere ao movimento do punho como
necessário para ajustar a posição. O correto é dizer que ajusta a direção da ferramenta.
20/05/24, 09:00 Cosmos · Cosmos
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I. Todos os eixos z de ação das juntas estão direcionados para a mesma direção com relação ao sistema de coordenada da base, salvo a junta
2.  
PORQUE 
II. Uma junta prismática tem seu movimento na mesma direção em que ocorre propriamente o movimento. Isso difere de uma junta
rotacional, que realiza o movimento sobre o plano xy, e seu eixo de movimento é no plano z. Assinale a alternativa acerca das asserções
supracitadas, bem como a relação entre elas:
Alternativas:
Ambas as asserções estão incorretas.
Ambas as asserções estão corretas, sendo que a segunda justifica a primeira.
A primeira asserção e a segunda estão corretas, mas não possuem relação.
A primeira asserção está correta e a segunda está incorreta.
A primeira asserção está incorreta e a segunda está correta.  CORRETO
Código da questão: 48758
O manipulador é uma máquina de uso geral, sendo capaz de realizar uma determinada tarefa conforme o órgão terminal instalado em sua
extremidade. De acordo com a tarefa, este órgão pode ser do tipo ferramenta ou garra. Com relação aos órgãos terminais dos manipuladores:
( ) As garras são mais utilizadas por suportarem mais carga do que os ganchos.
( ) As garras magnéticas podem ser usadas em diversas aplicações, envolvendo o transporte de qualquer tipo de carga.
( ) As garras são sempre compostas de dedos com articulações que permitem segurar qualquer tipo de objeto, desde que sejam menores que
as dimensões.
( ) Ferramentas são órgãos terminais de aplicação sempre específica.
( ) Existem garras que conseguem realizar suas atividades mesmo não estando na direção correta.
Alternativas:
V - F - F - F - F.
V - V - F - F - F.
F - F - V - F - F.
F - F - F - V - V.  CORRETO
V - V - F - F - V.
Código da questão: 48768
Resolução comentada:
A primeira asserção está incorreta, já que a junta 3 promove o movimento em um eixo diferente das demais juntas,não sendo a junta 2
como dito na asserção. A segunda asserção está correta, descrevendo corretamente o comportamento de uma junta prismática e
comparando-a a uma junta rotacional.
Resolução comentada:
Analisando as alternativas, temos que o primeiro item está incorreto, pois os ganchos permitem elevar e transportar as maiores cargas,
porém ao custo da necessidade de apoios específicos para seu uso. O segundo item está incorreto, pois as garras magnéticas somente
funcionam com materiais com propriedades magnéticas. O terceiro item está errado, pois as garras não necessariamente são
compostas de dedos articulados. O quarto item está correto, pois cada ferramenta tem sua funcionalidade (pintar, soldar, cortar). E o
quinto item está correto, pois os ganchos não possuem controle de direção, sendo possível sua utilização sem definir uma direção de
trabalho específica.
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