Atividade 1 Christian Giacometti Mentta

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Trabalho Avaliativo 1 
Laboratório de Robótica 
Christian Giacometti Mentta 
Engenharia de Controle e Automação 
Universidade de Caxias do Sul - UCS 
Caxias do Sul, Rio Grande do Sul, Brasil 
Christian.mentta@iCloud.com 
 
 
Abstract – This document portrays anwsers to questions about 
robotic theme, those questions were made during the seccond 
Robotic Lab class. 
Keywords – Anwsers, Questions, Robotic, Class. 
I. INTRODUÇÃO 
Incontestavelmente, o avanço da tecnologia 
proporciona inúmeras vantagens com o proposito de gerar 
avanços e melhorias em âmbito mundial. A robótica, assunto o 
qual será abordado neste relatório, proporciona para a indústria 
por exemplo, uma notável precisão dos resultados, uma 
velocidade de produção incomparável em relação a processos 
manuais, padronização dos processos de produção, entre outros. 
Visando isto, o relatório se propõe a esclarecer 
questionamentos abordados em sala de aula durante a aula de 
número dois. 
 
II. DESCRIÇÃO E DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO 
REALIZADO 
 
Existem cinco categorias de estruturas cinemáticas dos 
manipuladores. São elas: Estrutura cartesiana, cilíndrica, 
esférica, articulado horizontal e por fim a estrutura articulada 
vertical. 
Os robôs com estrutura cartesiana possuem três de 
suas articulações principais do tipo deslizante. Esta categoria de 
robô normalmente possui uma área de trabalho menor do que 
as demais categorias de tamanho similar, porém possuem um 
grande grau de rigidez mecânica e 
precisão na localização do atuador. Também é conhecido pelo 
controle simples devido a seu movimento linear. 
Já a categoria cilíndrica é composta por uma junta 
rotacional e duas juntas prismáticas, o que torna possível 
combinar movimentos rotacionais e lineares, movimentos 
estes que resultam em uma área de trabalho superior a robôs 
com estrutura cinemática cartesiana. 
Sua rigidez mecânica é inferior e seu controle é 
relativamente mais complexo do que o modelo cartesiano. Isto 
se deve a variedade de momentos de inercia para os diversos 
pontos na área de trabalho e também pelo movimento de rotação 
da junta da base. 
 
Figura 2. Exemplo de estrutura Cilindrica. 
 
As estruturas esféricas possuem dois movimentos 
rotacionais, um localizado na base e outro no ombro. Possui 
também um movimento linear gerando uma área de trabalho 
esférica. Este modelo de robô possui uma área de trabalho 
superior a robôs cilíndricos, porém possuem uma rigidez 
mecânica inferior. 
O controle deste tipo de robô é ainda mais complexo 
que o modelo cilíndrico pois possui mais movimentos de 
rotação. 
 
 
 
Figura 3. Exemplo de estrutura esférica. Figura 1. Exemplo de estrutura cartesiana. 
 
Os robôs Articulados Horizontais, também chamados 
de SCARA. São robôs compostos por duas juntas de rotação e 
uma junta prismática. São amplamente utilizados em processos 
industriais repetitivos como linhas de montagem devido ao 
movimento linear terceira junta. Sua área de trabalho é inferior 
à dos robôs esféricos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. Exemplo de estrutura Articulado Horizontal (SCARA). 
 
Por fim o modelo Articulado Horizontal possui três 
juntas rotacionais, desta forma é a configuração que mais se 
assemelha ao braço humano. É também o modelo com a maior 
área de trabalho disponível. Seus pontos negativos são a baixa 
rigidez mecânica e também o difícil controle deste modelo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5. Exemplo de estrutura Articulado Vertical. 
 
 Cada uma das estruturas citadas anteriormente, possui 
área útil de trabalho chamado de Volume. 
O volume de trabalho se relaciona ao tipo de estrutura 
cinemática que o robô possui e representa o espaço aonde o 
robô pode posicionar o End-Effector. 
Este volume depende diretamente da anatomia do 
robô, tamanho dos elos e seus limites de movimento das juntas. 
 
Para robôs de estrutura cartesiana: 
V = A1 * A2 * A3 
 
Figura 6. Volume de trabalho (Cartesiano). 
 
Para estruturas cilíndricas: 
V = π *A1*[(L + A2)2 – L2] 
 
 
 
Figura 7. Volume de trabalho (Cilíndrica). 
 
Para estruturas esféricas: 
V = (4 π /3) * [(L + A)3 – L3] 
 
 
Figura 8. Volume de trabalho (Esférica). 
 
 
 
 
Para estruturas Articulado Horizontal: 
V = π * A * (L1 – L2) : Para L1 [ L2 
V = π * A * [(L1 + L2)2 – (L1 – L2)2 : Para L1 ∃ L2 
 
 
Figura 9. Volume de trabalho (Articulado Horizontal). 
Finalmente para a estrutura Articulado Vertical temos: 
V = (4π/3) * (L1 + L2)3 : Para L1 [ L2 
V = (4π/3) * [(L1 + L2)3 – (L1 – L2)3] : Para L1 ∃ L2 
 
 
Figura 10. Volume de trabalho (Articulado Vertical). 
 
Dependendo da função que o robô precise exercer, é 
necessário utilizar um órgão terminal especifico. 
Órgão terminal é a parte do robô responsável por 
realizar a ação proposta. Por exemplo: 
 
§ Garra de dois dedos: Modelo simples e com movimentos 
paralelos ou rotacionais. Tem pouca versatilidade na 
manipulação de objetos devido a limitação da abertura dos 
dedos. 
 
 
 
Figura 11. Garra de Dois Dedos 
 
§ Garra Para Objetos Cilíndricos: Consiste de dois dedos 
com semicírculos que permitem segurar objetos 
cilíndricos com diversos diâmetros diferentes. 
 
 
Figura 12. Garra para Objetos Cilíndricos. 
 
§ Garra Articulada: A garra articulada tem a forma mais 
similar a mão humana, a qual proporciona uma 
versatilidade considerável para manipular objetos de 
formas irregulares e tamanhos diferentes. 
 
 
 
Figura 13. Garra Articulada. 
 
 
 
3) 
 
 
a) São necessários seis graus de liberdade para mudar a peça. 
b) Não é possivel encaixar a peça utilizando este robô 
c) O robô não tem capacidade de executar esta tarefa 
 
 
5) Se um codificador possuir 60 incrementos por volta, 
qual a resolução angular? 
A resolução se define como o menor movimento o 
qual o robô é capaz de realizar. Logo se uma volta tem 360 
graus e o robô possui 60 incrementos por volta, o menor ângulo 
que ele percorre por movimento é um ângulo de 6 graus. 
 
6) Como seria a resolução espacial em função do 
comprimento da junta, considerando a questão anterior? 
A resolução espacial depende diretamente do controle 
de sistema e também das inexatidões mecânicas do braço 
robótico. 
 
BIBLIOGRAFIA 
[1] NCHIN, Marcelo N. Elementos de Robótica. Departamento de 
Engenharia Elétrica, Faculdade de Engenharia de Bauru, Universidade 
Estadual Paulista, 2005. Apostila. Disponível em: 
<http://www.dee.feb.unesp.br/~marcelo/robotica/conteudo.html> Acesso 
em: 04 de Março de 2017. 
[2] Autor desconhecido. Precisão dos Movimentos Robóticos Industriais, 
Departamento de Informática, Universidade Estadual de Maringá. 
Apostila. Disponível em: < 
http://www.din.uem.br/ia/vida/robotica/precisao.htm> Acesso em: 04 de 
Março de 2017.