Robôs Industrias

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FACULDADADE EDUCACIONAL ARAUCÁRIA 
 
 
 
Alexandre Pastor dos Santos 
João Carlos Ananias 
Rodrigo Badaró 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Robôs Industriais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Araucária 
2017 
 
 
Alexandre Pastor dos Santos 
João Carlos Ananias 
Rodrigo Badaró 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Robôs Industriais 
 
 
Trabalho apresentado como 
requisito parcial para obtenção de 
aprovação na disciplina de sistemas 
integrados de produção na Faculdade 
Educacional Araucária. 
 
Professor: Alexandre 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Araucária 
2017 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 DEFINIÇÃO ................................................................................................................ 4 
2 CLASSIFICAÇÃO DE ROBÔS ................................................................................. 5 
2.1 Robôs de Coordenadas Cartesianas/Pórtico (cartesian/gantry robot) ................... 5 
2.2 Robô de Coordenadas Cilíndricas (cylindrical robot) ........................................... 5 
2.3 Robô de Coordenadas Esféricas (spherical robot) ................................................ 5 
2.4 Robô SCARA ........................................................................................................ 6 
2.5 Robô Articulado ou Antropomórfico (articulated robot) ...................................... 6 
2.6 Robô Paralelo (parallel robot) ............................................................................... 6 
3 CLASSIFICAÇÃO GEOMÉTRICA ........................................................................... 7 
3.1 Geometria Cartesiana ............................................................................................ 7 
3.2 Geometria cilíndrica .............................................................................................. 7 
3.3 Geometria esférica ................................................................................................ 7 
3.4 Geometria articulada ............................................................................................. 7 
4 CLASSIFICAÇÃO DE CONTROLE ......................................................................... 8 
4.1 Controle Inteligente ............................................................................................... 8 
4.2 Controle ponto a ponto .......................................................................................... 8 
4.3 Controle de Percurso Continuo ............................................................................. 8 
4.4 Controle de Sequência Limitado ........................................................................... 9 
5 PRINCIPAIS COMPONENTES DE UM ROBÔ ..................................................... 10 
6 GARRA (“END EFFECTOR”) ................................................................................. 11 
7 DIFERENTES TIPOS DE SISTEMAS DE GARRA ............................................... 12 
8 PROGRAMAÇÃO DE ROBÔS ................................................................................ 13 
9 APLICAÇÃO DE ROBÔS ........................................................................................ 14 
9.1 Condições que Necessitam Utilização de Robôs ................................................ 14 
9.1.1 Trabalhos Perigosos ..................................................................................... 14 
9.1.2 Ciclo de Trabalho Repetitivo ....................................................................... 14 
 
 
9.1.3 Difícil Manuseio ........................................................................................... 14 
9.2 Classificação de Aplicações ................................................................................ 15 
9.2.1 Robôs de Manuseio ...................................................................................... 15 
9.2.2 Robôs de Processo ........................................................................................ 15 
9.2.3 Robôs de Montagem ..................................................................................... 15 
10 REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 16 
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1 DEFINIÇÃO 
 
Segundo a Robotic Industries Association, robô industrial é definido como um 
“manipulador multifuncional programável projetado para movimentar materiais, partes 
ferramentas ou peças especiais, através de diversos movimentos programados, para o 
desempenho de uma variedade de tarefas” (RIVIN,1988). 
Para (SILVEIRA,1998) os robôs são uma evolução da maquina de controle numérico, 
e são compostos por uma unidade de comando que faz parte dos sistema de controle, 
programado por computadores industriais. Os robôs possuem também no seu sistema um 
controlador programável que são dispositivos que transformam sinais elétricos em ações 
efetivas a serem executadas, sendo assim, são estes elementos que determinam o grau de 
liberdade de um robô e a precisão dos movimentos. 
De acordo com (CRAIG,2012) a utilização dos robôs nas indústrias tornou-se 
identificável como dispositivo que apresenta as sua particularidades na década de 60, junto 
com os sistemas CAD(desenho auxiliado por computação) e CAM (manufatura auxiliada por 
computação), de modo que estás evoluções se tornaram a tendência da automação no processo 
de manufatura. 
 
 
 
5 
 
2 CLASSIFICAÇÃO DE ROBÔS 
 
Com a grande variedade de robôs a diversas combinações de elementos que podemos 
classificar sob o ponto de vista prático, por exemplo, a classificação pode ser feita pelo 
tamanho, material, a forma que é montado, sensores e locomoção. De acordo com a 
Federação Internacional de Robótica (International Federation of Robotics – IFR), as 
principais configurações básicas quanto à estrutura mecânica são as seguintes dos tópicos 
baixo (IFR, 2000, SCHIIAVICCO, SICILIANO, 1995). 
 
2.1 Robôs de Coordenadas Cartesianas/Pórtico (cartesian/gantry robot) 
 
Este tipo de robô possui três juntas prismáticas (PPP), resultando num movimento 
composto de três translações, cujos eixos de movimento são coincidentes com um sistema de 
coordenadas de referência cartesiano. Uma variante deste robô é a configuração tipo pórtico 
(gantry). O volume de trabalho gerado é retangular. 
 
2.2 Robô de Coordenadas Cilíndricas (cylindrical robot) 
 
 Nesta configuração, os eixos de movimento podem ser descritos no sistema de 
coordenadas de referência cilíndrica. É formado por duas juntas prismáticas e uma de rotação 
(PPR), compondo movimentos de duas translações e uma rotação. Neste caso, o volume de 
trabalho gerado é cilíndrico. 
 
2.3 Robô de Coordenadas Esféricas (spherical robot) 
 
Neste tipo de robô os eixos de movimento formam um sistema de coordenadas de 
referência polar, através de uma junta prismática e duas de rotação (PRR), compondo 
movimentos de uma translação e duas rotações. Para esta configuração, o volume de trabalho 
gerado é aproximadamente uma esfera. 
 
 
6 
 
2.4 Robô SCARA 
 
 É um robô que apresenta duas juntas de rotação dispostas em paralelo para se ter 
movimento num plano e uma junta prismática perpendicular a este plano (PRR), apresentando 
portanto uma translação e duas rotações. O SCARA é muito empregado em tarefas de 
montagem de componentes de pequenas dimensões, como placas de circuitos eletrônicos. O 
volume de trabalho gerado por este tipo de robô é aproximadamente cilíndrico. 
 
2.5 Robô Articulado ou Antropomórfico (articulated robot) 
 
Nesta configuração, existem ao menos três juntas de rotação.O eixo de movimento da 
junta de rotação da base é ortogonal às outras duas juntas de rotação que são simétricas entre 
si. Este tipo de configuração é o que permite maior mobilidade a robôs. Seu volume de 
trabalho apresenta uma geometria mais complexa em relação as outras configurações. 
 
2.6 Robô Paralelo (parallel robot) 
 
Este robô apresenta configuração tipo plataforma e mecanismos em forma de cadeia 
cinemática fechada. O volume de trabalho resultante é aproximadamente semi-esférico. 
 
7 
 
3 CLASSIFICAÇÃO GEOMÉTRICA 
 
Segundo (FERREIRA) “a indústria usa vários projetos de robôs que possuem 
vantagens e desvantagens, em principio um robô deve possuir 3 graus de liberdade (GDL), 
para alcançar qualquer ponto no espaço, entretanto ele deve ter três GDL adicionais para 
manusear um objeto no espaço”. Segue nos tópicos abaixo os tipos de geometria dos robôs. 
 
3.1 Geometria Cartesiana 
 
É um modelo simples com 3 eixos lineares, que possui juntas que se movimentam em 
direções ortogonais e retangulares. Um robô de fácil manuseio por realizar movimentos 
poucos complicado. É utilizado onde há necessidade de uma elevada precisão, entretanto 
possui pouco volume de trabalho. 
 
3.2 Geometria cilíndrica 
 
É um robô que possui 2 eixos lineares e1 eixo rotacional, ele possui uma menor 
precisão, sendo um robe mais universal que o cartesiano. 
 
3.3 Geometria esférica 
 
Ele contém 2 eixos rotacionais e 1 eixo linear, é um robô de longo alcance que foi 
projetado para suportar grandes cargas, é bastante utilizado para carga e descarga de 
maquinas. 
 
3.4 Geometria articulada 
 
É um robô muito versátil, possui 3 eixos rotacionais, sua classificação é boa para 
trabalhos de montagem mecânica ou elétrica, porem sua precisão é menor do que os robôs 
acima citados. 
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4 CLASSIFICAÇÃO DE CONTROLE 
 
Para que a máquina seja considerada um robô na indústria, elas necessitam de um 
sistema de controle, tal sistema é responsável por dar movimento à máquina. O controle é 
acompanhado pela programação, enquanto na programação é inserido através de um 
computador os movimentos que serão executados pelo controle. ROBSON SELEME e 
ROBERTO BOHLEN SELEME (p. 166 de 2010) classificam os controles em 3 tipos, sendo 
eles pneumático, hidráulico e elétrico. Comandos pneumáticos e hidráulicos fazem o uso de 
pistões lineares, e os elétricos necessitam de um motor para o acionamento, e sendo que 
apenas os elétricos e hidráulicos são utilizados para robôs industriais mais modernos, e 
ficando reservado para robôs menores os que utilizam controle pneumático. GROOVER 
(p.179 de 2011) classifica os controles em 4 classificações diferentes, segue os tópicos abaixo. 
 
4.1 Controle Inteligente 
 
Este é o mais moderno controle entre todos, com ele é possível que o robô interaja 
com o meio, e tome decisões quando alguma coisa der errado em meio a um ciclo de 
produção. 
 
4.2 Controle ponto a ponto 
 
Diferente do tópico acima, este tipo de controle é mais sofisticado e o controlador 
possui uma memória para gravar os movimentos executados de um determinado ciclo de 
trabalho. 
 
4.3 Controle de Percurso Continuo 
 
Este controle é similar ao controle ponto a ponto porem, no percurso continuo ele 
possui uma capacidade maior para armazenar o controle ponto a ponto e também é capaz de 
fazer interpolações para calcular o percurso entre o ponto de partida e de chegada. 
 
9 
 
4.4 Controle de Sequência Limitado 
 
É o controle mais simples, sendo responsável por movimentos de ciclo, mais 
precisamente de pegar e largar. 
 
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5 PRINCIPAIS COMPONENTES DE UM ROBÔ 
 
Para (GROOVER.2011) os principais componentes do robô eles estão ligados ao 
movimento preciso e exato. Assim temos como principais as articulações e elos, sensores 
robótica, programação do robô vamos fala um pouco deles. Articulações e elos é o 
movimento que proporciona o grau de liberdade da peça seguindo de cada elo um grau de 
liberdade em diferentes tipos de elo podendo fazer mais graus de liberdade, dois elos estará 
conectados a uma articulação um elo de entrada e outro de saída. Sensores robótica é o 
sistema de controle de movimento, percurso final e inicial assim podendo dizer que é um 
componente principal, tendo-se sensores interno e externo sendo o interno é utilizado para 
passar as informações sobre velocidade, posições e até articulação. Programação do robô é 
onde conseguimos controlar os movimentos junto com a resposta dos sensores podemos fazer 
a programação e ele trabalha independente como um torno CNC. 
Segundo (CAPELLI,2008) principais componentes de um robô está totalmente ligado 
no tempo de movimento, tempo de manuseio, graus de liberdade, punho e garra assim 
podemos dizer que os componentes de sensores de programação e controle geral do robô se 
tornam uma das principais características. Tempo de movimento é determinado pelo tipo de 
movimento que o robô vai utilizar sendo cartesiano,polar ou cilíndrico, os movimentos são 
diretamente ligado com o tempo no seu manuseio. Graus de liberdade é o grau que determina 
a movimentação e articulação de cada robô sendo elas também relacionadas ao tempo. Punho 
ou garra é onde se encontramos um robô próximo de um trabalho humano até mesmo 
conhecido como “mão humana” onde ela faz a parte de fixa a peça e movimentar a mesma, o 
punho serve como uma fixação da garra fazendo seus movimentos em várias direção. 
 
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6 GARRA (“END EFFECTOR”) 
 
Para (GROOVER.2011) garras são efetuadores em outras palavras é o ultimo 
mecanismo que prende a peça ou o material a ser movido, assim podendo movimentar elas 
pra carga e descarga e até mesmo pra alimentação de maquinas com peça ou matéria prima. 
Quando tratamos em garra falamos em uma “mão” que pode ser trocada por vários modelos 
assim de acordo com a peça que vai ser trocada iremos citar algumas garras; a vácuo, 
magnetizados e dupla. Garra é considerada uma das principais peças do robô sendo ela onde 
determina um percentual do tempo de movimentação, lembrando também que utilizar a garra 
de modo incorreto pode ocorrer acidentes de queda da peça por não ter ajuste ideal, entre 
garra temos a mecânica com sendo a mais comum. 
Segundo (CAPELLI,2008) as garra ou efetuadores também é conhecido por mão por 
ela fazer o movimento de abrir e fechar, composta por um “punho” ela define os movimentos 
e rapidez da máquina, temos em vistas as ventosas muito usada para carregar peças planas, 
como chapas de porte pequeno. O nome garra ganhou o apelido de mão por fazer trabalhos 
com alta qualidade, desempenho e tempo como fazendo um trabalho de soldador, a garra faz 
uma pinça de solda. 
 
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7 DIFERENTES TIPOS DE SISTEMAS DE GARRA 
 
Segundo (CAPELLI,2008) temos vários tipos de garra iremos citar oque o autor nós 
passa e abaixo temos uma imagem com figuras de garras. Garras mecânicas, Garras a vácuo 
onde contem dispositivo para transporta alguns itens que podem ser de ferro é chamado de 
dispositivos magnetizados para essas peças que podem está ferrosas, ventosa por adesivo que 
serve para transporta material como tecido. 
 
 
Figura 1 - Tipos de Garras 
Fonte:(CAPELLI,2008, p.211) 
 
 Segundo (GROOVER,2011) Entre os tipos de garras encontramos modelos 
interessantes que separamos pra demonstrar como cada um trabalha, lembrando que garra é 
conhecida como “mão” em um robô. As garras duplas são feitas pra reduzir o tempo do ciclo 
das peças na saída do equipamento, lembrando queela funciona comum punho antes da garra 
e duas garras na ponta, ou melhor, dizendo um punho com duas “mãos” assim pegando uma 
peça com uma garra e deixando uma auxiliar para a próxima peça que saia do equipamento, 
assim conseguimos dizer que economizamos energia do robô e tempo. Já as garras com dedos 
intercambiáveis são garras que podem transportar peças de diferentes tamanhos, pois ela 
contém dedos que seguram cada lado da peça assim fazendo que ela seja necessária pra peças 
pequenas a porte grande em sequências rápidas. 
 
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8 PROGRAMAÇÃO DE ROBÔS 
 
A Programação de robôs é um ponto fundamental para o bom funcionamento de uma 
máquina que execute uma determinada função, pois tal função de um robô em uma indústria é 
substituir a mão de obra humana em locais perigosos ou em funções repetitivas a fim de evitar 
problemas de saúde, e é a programação que irá dizer a capacidade que o robô tem em executar 
a função que lhe é agregada. Como afirma ROBSON SELEME E ROBERTO BOHLEN 
SELEME (p. 176 de 2010), o tempo de ciclo de um robô está ligado diretamente a velocidade 
de resposta do mesmo, na qual podemos determinar a taxa de produção em determinada 
função na qual o robô é designado para executar. GROOVER (p. 188 de 2011) explica de 
forma detalhada o que seria a programação de robôs, na qual ele diz que para um robô ter um 
trabalho útil ele deve estar programado de forma que execute um ciclo de trabalho, tal ciclo 
nada mais é do que executar diversas funções pré-definidas a serem seguidas, que podem ser 
abrir e fechar uma garra, tomar decisões logicas, ou comunicar-se com outros equipamentos 
em uma mesma célula, sendo estes através de sensores. O robô necessita do auxílio de um 
dispositivo sequenciador que determina a ordem e o tempo que os movimentos programados 
serão executados, de forma que essa combinação de movimentos execute uma atividade que 
substitua um trabalho repetitivo que antes seria realizada por um operador humano com 
chances de ter uma lesão por esforço repetitivo e agora, com uma boa programação poderá ser 
executada por um robô com desgastes apenas de peças que podem ser trocadas a qualquer 
momento, o que não acontece com nós humanos. 
 
 
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9 APLICAÇÃO DE ROBÔS 
 
9.1 Condições que Necessitam Utilização de Robôs 
 
Para GROOVER (p. 183 de 2011) o ambiente de trabalho é a principal característica a 
ser observada para a decisão de utilizar um robô ou não no processo produtivo, pois 
ambientes que proporcionem condições que não são agradáveis para a saúde, deve-se 
substituir os trabalhadores por robôs a fim de prevenir doenças e acidentes. 
Frequentemente utilizado nas indústrias, os robôs são peças importantes na gestão do 
tempo de produção, uma vez que podem repetir o mesmo ciclo diversas vezes em um período 
curto de tempo, mas não é utilizado para tudo que se é possível e existem casos específicos 
onde a utilização dos robôs passa a ser uma exigência para o bom funcionamento da 
organização. 
 
9.1.1 Trabalhos Perigosos 
 
Ambientes onde trabalhadores poderiam ter sua saúde ou integridade física 
comprometida, é um dos locais de maior utilização de robôs, exemplos desses locais são: 
forjamento, pintura spray e soldagem. 
 
9.1.2 Ciclo de Trabalho Repetitivo 
 
Com linhas de produção cada vez mais enxuta, as tarefas se tornam bem repetitivas 
para atender um grande lote de produtos, e por este motivo em operações que exigem 
trabalhos repetitivos os robôs são geralmente utilizados. 
 
9.1.3 Difícil Manuseio 
 
Geralmente com peças grandes ou pesadas, os robôs são utilizados para a 
movimentação das mesmas. 
 
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9.2 Classificação de Aplicações 
 
ROBSON SELEME E ROBERTO BOHLEN SELEME (p. 180 de 2011) classificam 
os robôs pela sua aplicação conforme os tópicos abaixo. 
 
9.2.1 Robôs de Manuseio 
 
Na qual a peça é manuseada por um robô. 
 
9.2.2 Robôs de Processo 
 
São robôs que seguram as peças que serão trabalhadas em processos de corte, 
perfuração, pinturas ou revestimentos. 
 
9.2.3 Robôs de Montagem 
 
São as maquinas que são usadas na montagem de componentes do produto final. 
 
 
 
16 
 
10 REFERÊNCIAS 
 
RIVIN, E., Mechanical Design of Robots, 1 ed., McGraw-Hill Inc., New York, 1988. 
 
SILVEIRA, Paulo Rogério da, WINDERSON, E. dos Santos. Automação e Controle 
Discreto,9ª Ed. São Paulo: Érica, 1998. 
 
SCHIAVICCO, L., SICILIANO, B., Robotica Industriale - Modellistica e Controllo di 
Manipolatori, 1 ed., McGraw-Hill Inc., Milano, 1995. 
 
INTRODIÇÃO Á ROBÓTICA INDUSTRIAL. Disponível em: 
<http://www.soldaautomatica.com.br/index_arquivos/Arquivos/PDF%2016UNICAMPCap%
201Indrodu%C3%A7%C3%A3o%20%C3%A0%20Rob%C3%B3tica%20Industrial.pdf>. 
Acesso em: 22/outubro/2017 19h30min. 
 
IFR – INTERNATIONAL FEDERATION OF ROBOTICS Disponível em: 
<http://www.ifr.org, 2000>. Acesso em: 21/outubro/2017 17h15min. 
 
SELEME, Robson; SELEME, Roberto Bohlen. Automação da produção: uma abordagem 
gerencial. 2.ed. - rev e amp. Curitiba: IBPEX, 2011. 211 p. 
 
CAPELLI, Alexandre. Automação industrial:: controle do movimento e processos contínuos. 
2°. ed. São Paulo: Érica, 2008. 236 p. 
 
GROOVER, Mikell. Automação industrial e sistemas de manufatura. 3 ed. São Paulo: 
Pearson Prentice Hall, 2011. 581 p. 
 
APOSTILA DE ROBÓTICA. Disponível em: 
<http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/silas/materiais/Apostila_de_Robotica.pdf>. 
Acesso em: 18/novembro/2017 14h30min.