05 AULA ROBOTICA INDUSTRIAIS

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AULA ROBÔS INDUSTRIAIS 
17/03/15 
ROBÓTICA INDUSTRIAL 
• Um robô industrial é uma máquina programável, de 
aplicação geral e que possui determinadas 
características semelhantes a do homem; 
• Outras características humanas: 
• braço mecânico; 
• reagir a estímulos sensoriais; 
• comunicar-se com outras máquinas e tomar decisões; 
• A robótica foi uma sequencia do CN e são similares; 
• Os CN é desenvolvido para tarefas específicas. 
• Os robôs para tarefas mais amplas; 
 
• Robôs industriais podem ser usados para: 
– Transferência de materiais; 
– Carga de máquinas; 
– Pintura pulverizada; 
– Montagem; 
• Apresentam a vantagem de: 
– Substituir as pessoas em ambientes insalubres; 
– Consistência e repetibilidade; 
– Podem ser reprogramados e reequipados para outras 
tarefas; 
– Podem ser conectados a computadores; 
 
ANATOMIA DE UM ROBÔ E 
ATRIBUTOS RELACIONADOS 
• O manipulador de um robô industrial consiste 
de uma série de articulações e elos; 
• A anatomia de um robô diz respeito ao 
tamanho das articulações e elos que o 
formam; 
 ARTICULAÇÃO E ELOS 
• A articulação de um robô industrial é similar à 
articulação em um corpo humano; 
• Cada articulação ou eixo, proporciona ao robô 
um grau de liberdade; 
• Cada articulação possui dois elos, sendo um 
de entrada e outro de saída; 
• A maioria dos robôs são montados sobre uma 
base estacionaria chamada de elo 0; 
• A saída do elo 0 é o 1; 
 ARTICULAÇÃO E ELOS 
 ARTICULAÇÃO E ELOS 
• Os robôs industriais possuem articulações mecânicas que podem ser 
classificadas em cinco tipos: 
• Dois tipos que proporcionam movimento de translação; 
• Três tipos que proporcionam movimento de rotativas; 
1 – Articulação linear – O movimento relativo entre o elo de entrada e o de saída 
é um movimento deslizante translacional, com os eixos dos dois elos paralelos; 
2 – Articulação ortogonal – é um movimento de deslizamento translacional com 
elos de entrada e saída perpendiculares uns aos outros; 
3 – Articulação rotacional – proporciona movimento relativo rotacional, , com o 
eixo de rotação perpendicular aos eixos dos dois elos; 
4 – Articulação de torção - Também envolve o eixo rotativo, mas o eixo de 
rotação é paralelo aos eixos dos dois elos; 
5 – Articulação rotativa – O eixo do elo de entrada é paralelo ao eixo de rotação e 
articulação, e o eixo do elo de saída é perpendicular ao eixo de rotação; 
 ARTICULAÇÃO E ELOS 
• Cada tipo de 
articulação possui 
um raio de ação que 
pode variar de alguns 
centímetros até 
metros – articulação 
translacional, ou de 
alguns graus até 
voltas completas – 
articulação rotativa; 
CONFIGURAÇÕES COMUNS DE ROBÔS 
• Um robô manipulador é dividido nas seguintes 
partes: 
• Braço-3 graus de liberdade associados ao corpo e 
braço; 
• Punho – na extremidade do punho há um 
dispositivo relacionado à tarefa que tem que ser 
realizada; 
• O corpo e o braço do robô são utilizados para 
posicionar o efetuador e o punho para orientar o 
efetuador; 
SISTEMA DE MOVIMENTAÇÃO DAS 
ARTICULAÇOES 
• Pode utilizar três tipos de sistemas: 
– Elétrico – motores de passo ou servomotores – robôs industriais – são 
mais simples de se usar 
– Hidráulico – utilizam pistões lineares – velocidade e força para 
movimentação maior; 
– Pneumático – aplicações de transferência de carga- possuem mais 
força 
• As características de resposta dinâmica são determinadas pelo 
sistema de movimentação, sensores de posição e os sistemas de 
controle por realimentação para as articulações; 
• Velocidade e capacidade de aceleração e desaceleração; 
• A massa do objeto a ser manipulado interfere no tempo de 
resposta do robô, consequentemente afeta a razão de produção; 
• Quanto mais rápidos, menor estabilidade do robô; 
 
SISTEMAS DE CONTROLE DE ROBÔS 
• Os acionamentos das articulações individuais 
têm de ser controlados de maneira 
coordenada para que o manipulador realize o 
ciclo de movimento desejado; 
• São usados controladores baseados em 
microprocessadores; 
• O controlador controla cada articulação de 
forma individual utilizando a realimentação; 
• Existem 4 categorias de controles: 
SISTEMAS DE CONTROLE DE ROBÔS 
• Controle de sequência limitada 
• Tipo de controle mais elementar usado para 
ciclos de movimentos simples – pegar, 
movimentar e largar. 
• Utiliza limites mecânicos para as articulações; 
• Não há um servocontrole para conseguir um 
posicionamento preciso da articulação; 
SISTEMAS DE CONTROLE DE ROBÔS 
• Controle ponto a ponto (FTP-point-to-point) 
• Possui uma memória para gravar a sequencia de 
movimentos em um ciclo de trabalho, a velocidade 
associada a cada movimento; 
• Cada posição de parada consiste de um conjunto de valores 
representando localizações no raio de ação de cada 
articulação do manipulador; 
• O controle do percurso é feito através de coordenadas 
cartesianas x,y,z; 
• Controlando as coordenadas é possível chegar ao um ponto 
desejado; 
• Controle da velocidade dx/dt, dy/dt e dz/dt é feito 
simultaneamente; 
 
SISTEMAS DE CONTROLE DE ROBÔS 
• Controle de percurso contínuo 
• Apesar de possuir a mesma capacidade 
operacional do anterior, apresenta maior 
capacidade de armazenamento permitindo 
ciclos de movimento com menor espaço entre 
eles, consequentemente, os movimentos são 
mais precisos e contínuos; 
 
SISTEMAS DE CONTROLE DE ROBÔS 
• Controle inteligente 
• Exibe comportamento que o faz parecer 
inteligente como: 
• Capacidade de interagir com o meio; 
• Tomar decisões quando ocorrem desvios durante 
o ciclo de trabalho; 
• Comunicar-se com pessoas; 
• Reagir a entrada de dados de sensores; 
• Possuem capacidade tanto controle ponto a 
ponto e contínuo; 
EFETUADORES FINAIS 
• Possibilitam que o robô execute uma tarefa 
específica; 
• São acoplados ao punho do robô; 
• De acordo com a tarefa a ser realizada, o 
efetuador é desenvolvido; 
• São divididos em duas categorias – Garras e 
Ferramentas; 
GARRAS 
• Possuem a capacidade de agarrar e manipular objetos durante o 
ciclo de trabalho; 
• Tipos de garras: 
– Garras mecânicas – consistem de dois ou mais dedos que podem ser 
acionados pelo controlador do robô para o movimento de abrir e 
fechar; 
– Garras a vácuo – utiliza copos de sucção para agarrar objetos planos; 
– Dispositivos magnetizados – manipular peças ferrosas; 
– Dispositivos adesivos – substância adesiva para manipular material 
flexível – tecidos; 
– Dispositivos mecânicos simples – guinchos e pás; 
– Garras duplas – transporte de duas peças de uma vez; 
– Realimentação sensória nos dedos – possibilita a garra perceber a 
peça e aplicar a força correta para pegá-la; 
– Garras com múltiplos dedos; 
FERRAMENTAS 
• O robô necessita de ferramentas para realizar 
operações de processamento sobre as peças e as 
manipula em relação a um objeto estacionário ou 
em movimento; 
• Exemplos de ferramentas: 
– Pistolas de soldagem por pontos; 
– Soldas de arco; 
– Pistolas de pintura pulverizada; 
– Ferramentas de montagem – chave de fenda 
automática; 
SENSORES EM ROBÓTICA 
Em robótica industrial os sensores são classificados em 
internos e externos: 
• Internos são componentes do robô usados para 
controlar as posições e velocidades das várias 
articulações; 
– Fazem parte da malha de realimentação com o 
controlador; 
• Sensores externos são usados para coordenar a 
operação do robô com outro equipamento na célula: 
– Sensores táteis de presença e de força; 
– Sensores de proximidade; 
– Sensores óticos; 
APLICAÇÕES DE ROBÔS 
INDUSTRIAIS 
• O uso de robôs está classificada como: 
• Manuseio de materiais – transferência de 
materiais,carga ou descarga de materiais; 
• Operações de processamento – soldagem a 
ponto, soldagem a arco; 
• Montagem e inspeção; 
• Locais perigosos para as pessoas 
• Ciclo de trabalho repetitivo; 
• Difícil manuseio para as pessoas; 
• Operação de múltiplos turnos; 
PROGRAMAÇÃO DE ROBÔS 
• Um programa de robô pode ser definido como 
um percurso no espaço a ser seguido pelo 
manipulador, combinado com ações periféricas 
(abrir e fechar garra) que dão apoio ao ciclo de 
trabalho; 
• A programação é efetuada através da inserção 
do programa na memória do controlador; 
• Com o uso dos computadores digitais nos robôs 
industriais como controladores, é possível utilizar 
três métodos de programação; Guiada, 
Linguagem de Programação e Off-line; 
PROGRAMAÇÃO GUIADA 
• Nesse tipo de programação, a tarefa é 
ensinada ao robô movendo o manipulador 
através do ciclo de movimento exigido e 
inserindo simultaneamente o programa na 
memória do controlador para a execução 
subsequente; 
PROGRAMAÇÃO GUIADA 
• Métodos para se realizar o ensinamento: 
• Ensinamento Guiado 
– Usado para robôs de controle ponto a ponto – utiliza painéis de 
programação; 
– Através dos botões, o programador dirige o braço do robô para as 
posições desejadas e registra as posições na memória; 
• Ensinamento Manual 
– Nesse método de programação, o programador segure a extremidade 
do braço ou a ferramenta que está fixada ao braço e o mova através da 
sequencia do movimento, gravando o percurso na memoria; 
– Como o tamanho físico do robô pode ser um problema para mover e 
programar, é usado um dispositivo com a mesma configuração de 
articulação do robô e é equipado com um punho de gatilho; 
– O operador ativa quando está gravando o movimento na memória; 
LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO DE 
ROBÔS 
• São utilizadas linguagens de programação 
textuais para definir a sequencia de movimentos; 
• Agrega a opção de decisões lógicas ao robô; 
• Dá ao robô a capacidade de execução 
incrementada para controlar equipamentos 
externos; 
• Lógica de programação que está além dos 
métodos guiados; 
• Comunicação com outros sistemas de 
computador; 
SIMULAÇÃO DE PROGRAMAÇÃO 
OFF-LINE 
• Ao contrário dos métodos anteriores, esse permite que a 
programação seja feita em um terminal remoto, testada e 
depois é feito o download para o robô; 
• Os procedimentos de programação off-line desenvolvidos 
e oferecidos comercialmente utilizam simulação gráfica 
para construir um modelo tridimensional de uma célula de 
robô para avaliação e programação off-line; 
• O simulador exibe os componentes do robô em uma tela 
realizando o ciclo de trabalho; 
• O programa é convertido em linguagem textual e enviado 
para o robô; 
PRECISÃO E REPETIBILIDADE DE 
ROBÔS 
• Resolução de controle – capacidade do sistema 
de posicionamento do robô de dividir o curso da 
articulação em pontos igualmente endereçáveis; 
• Repetibilidade – é a medida da capacidade do 
robô em posicionar sua extremidade de punho 
em um ponto previamente ensinado no volume 
de trabalho; 
• Precisão – é a capacidade do robô de posicionar a 
extremidade de seu punho em uma localização 
desejada no volume de trabalho;