MODELO RELATÓRIO AUTOMAÇÃO E ROBOTICA

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Universidade Estácio de Sá 
 
 
 
 
AMANDA EVENNY NUNES 
CARLOS EDUARDO GONÇALVES 
DANIEL GOMES COSMO 
WAGNER SANTANA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE PRÁTICA 
AUTOMAÇÃO DE PROCESSOS E ROBÓTICA 
MANIPULADOR ROBÓTICO 
ROBÔ ESFÉRICO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Salvador, 
2018 
 
 
RELATÓRIO DE PRÁTICA 
AUTOMAÇÃO DE PROCESSOS E ROBÓTICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório elaborado pelos alunos Amanda, 
Carlos Eduardo, Daniel e Wagner, 
matriculados no curso de Engenharia 
Elétrica, orientado pelo Professor Lucas 
Andrade. Disciplina: Automação de 
Processos e Robótica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Salvador, 
2018 
 
 
TERMO DE VERACIDADE DE INFORMAÇÕES 
 
 
 
 
 
Declaramos que as informações constantes deste relatório são verdadeiras e 
retratam as atividades desenvolvidas a partir da atividade prática realizada na 
montagem do manipulador robótico esférico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Salvador, 
2018 
 
 
Sumário 
 
1. OBJETIVOS .................................................................................................... 4 
1.1. OBJETIVO GERAL ........................................................................................................ 4 
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................... 4 
2. JUSTIFICATIVA .............................................................................................. 5 
3. METODOLOGIA ............................................................................................. 5 
4. REFERENCIAL TEÓRICO ............................................................................. 5 
5. MÉTODOS ...................................................................................................... 6 
6. MATERIAL UTILIZADO .................................................................................. 8 
7. DESCRIÇÃO DO PROTÓTIPO ..................................................................... 8 
8. DESCRIÇÃO DA PROGRAMAÇÃO ............................................................ 10 
9. CONCLUSÕES ............................................................................................. 10 
10. REFERÊNCIAS ......................................................................................... 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. OBJETIVOS 
1.1. OBJETIVO GERAL 
 Temos por objetivo estender o conhecimento que adquirimos através do 
estudo dirigido sobre Automação e Robótica, através de uma projeção e 
materialização de um robô, composto por braço robótico de pequenas 
dimensões, com intuito de demonstrarmos a funcionalidade em termos didáticos 
e práticos, a fim de auxiliar no processo de aprendizagem dos formandos aqui 
presentes. 
 
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
Dentre o contexto apresentado através do objetivo geral, podemos destacar 
alguns objetivos específicos, como demonstrar toda parte de programação 
inserida no projeto, apresentar a construção do projeto, modelagem, controle e 
manuseio do braço mecânico. 
Sendo assim, podemos destacar os seguintes objetivos visaremos: 
• Levantar informações sobre robôs manipuladores e robótica: 
Parte deste objetivo será especificar a fundamentação em relação ao 
desenvolvimento do braço mecânico, analisando os possíveis modelos 
conceituais de braços robóticos. Quanto à parte didática, será analisado, 
partindo do que conseguimos absorver através do Estudo Dirigido de Automação 
e Robótica, apresentar como esse ramo vem se desenvolvendo nacionalmente 
e como este projeto e suas utilidades. 
• Mostrar restrições e detalhes mecânicos para o modelo do braço robótico: 
Mostraremos os componentes estruturais relativos a funcionamento do braço 
robótico, bem como mostrar a parte do manipulador que será construído com 
juntas do tipo rotativa. 
• Relatar a parte da programação utilizada: 
Nessa parte, demonstraremos a programação utilizada, ou seja, o software e o 
hardware utilizados, os controladores, a plataforma de desenvolvimento, 
atuadores e a linguagem de programação utilizada. 
 
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2. JUSTIFICATIVA 
O grande desenvolvimento tecnológico vem reduzindo consideravelmente o 
custo de componentes eletrônicos, proporcionando uma maior acessibilidade a 
determinados produtos para os mais diversos seguimentos. Este processo 
também ocorre com a robótica e cada vez mais empregada por indústrias de 
produção em média e larga escala. A área da educação também segue o mesmo 
caminho, pois com o aparecimento de novas idéias para o uso das tecnologias 
já existentes, há a possibilidade de maior acesso à tecnologia robótica, inclusive, 
para uso pessoal. Com base no contexto nos dados levantados acima, o referido 
projeto busca demonstrar um produto com as tecnologias mais atuais, sendo 
sustentado pelas idéias construcionistas, ou seja, aprender na prática, 
demonstrando desde parte da montagem até a parte do funcionamento geral. 
3. METODOLOGIA 
Em vista do aprendizado que tivemos através do estudo dirigido de 
Automação e Robótica, em conjunto com o acervo pesquisado relativo ao tema 
abordado, este projeto visa contribuir na formação dos discentes presentes 
nessa sala, com o desenvolvimento de um robô manipulador, especificamente, 
um braço robótico que será capaz de realizar determinados movimentos, 
auxiliando no entendimento da robótica. 
Será demonstrada toda a programação usada para o funcionamento do 
braço robótico, explicações relativas aos movimentos que serão executados, 
bem como suas especificações, utilidades, e onde são mais usados. Também 
será analisado e apresentado um levantamento de requisitos e geração de 
soluções para o projeto, além da realização de testes os quais serão avaliados 
pelo nosso Professor Lucas Andrade em sala. 
 
4. REFERENCIAL TEÓRICO 
Serão abordados alguns aspectos teóricos no tocante aos manipuladores 
robóticos, em conformidade com o assunto que absorvido através do estudo 
dirigido de Automação e Robótica, juntamente com o acervo absorvido através 
de diversas pesquisas, os quais foram nossa base para o desenvolvimento deste 
projeto, apresentando o modelo de braço robótico de acordo com a teoria 
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matemática necessária para a geração de movimentos programados do robô, 
tais como: movimento de corpo rígido, movimento esférico da base giratória, com 
rotações diretas e inversas, aspectos estruturais do braço robótico, programação 
e parte conclusiva do projeto. 
 
5. MÉTODOS 
Noções Fundamentais: 
Os robôs industriais podem ser classificados de acordo com o número de 
juntas, o tipo de controle, o tipo de acionamento e a geometria. É usual classificar 
os robôs de acordo com o tipo de junta, ou, mais exatamente, pelas três juntas 
mais próximas da base do robô. Também podem ser classificados em relação 
ao espaço de trabalho (workspace), ao grau de rigidez, à extensão de controle 
sobre o curso do movimento e, de acordo com as aplicações, adequadas ou 
inadequadas. Os diferentes graus de liberdade de um robô podem ser 
encontrados em várias combinações de configurações rotacionais e lineares, 
dependendo da aplicação. Tais combinações são denominadas geometria do 
robô. Existem cinco classes principais de manipuladores, segundo o tipo – de 
junta de rotação ou revolução (R), ou de translação ou prismática, o que permite 
diferentes possibilidades de posicionamento no volume de trabalho. As cinco 
classes ou geometrias principais de umrobô, igualmente chamadas sistemas 
geométricos coordenados, posto que descrevem o tipo de movimento que o robô 
executa – são cartesiana, cilíndrica, esférica (ou polar), de revolução (ou 
articulada) e Scara (Selective Compliant Articulated Robot for Assembly). 
 
 
Anatomia: 
Base: Fixa no chão de fábrica ou em um suporte; 
Elos: Formam una cadeia cinemática; 
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Juntas: Movimento dos elos; 
Efetuador final: Formado pelo punho e uma garra ou ferramenta; 
Atuadores: Motores elétricos, hidráulicos ou pneumáticos; 
Sensores: Encoders, Tacômetros,Lasers, Câmeras etc. 
 
Grau de Liberdade: 
O grau de liberdade de um manipulador depende do número de movimentos 
individuais das articulações. Identifica a versatilidade do robô. 
 
Aspectos Mecânicos e Estruturais: 
 Um manipulador é uma combinação de elementos estruturais rígidos 
(corpos ou elos), conectados entre si através de articulações (juntas). 
Resumidamente, uma cadeia cinética composta por: 
Elos (Links): Os corpos da cadeia 
Juntas: Articulações entre os corpos além de conectar os elos e permitirem 
a realização de movimentos de um elo em relação ao elo anterior. 
 
Robô Esférico: 
 Um robô de coordenadas polares ou esféricas possui dois movimentos 
rotacionais, na cintura e no ombro, e um terceiro, que é linear – os três eixos 
descrevem um envelope esférico. Sua área de trabalho é maior que a dos 
modelos cilíndricos, e sua rigidez mecânica é menor e o controle é ainda mais 
complicado devido aos movimentos de rotação. Nesta configuração, 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. O volume de trabalho gerado é aproximadamente 
esférico. 
 
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6. MATERIAL UTILIZADO 
➢ Arduino; 
➢ Braço robótico; 
➢ Condutores; 
➢ Protoboard; 
➢ Servomotores; 
➢ Estrutura de madeira prençada; 
➢ Parafusos M3 com porca. 
7. DESCRIÇÃO DO PROTÓTIPO 
O protótipo é composto por uma estrutura de madeira maciça que simula 
todos os movimentos rotacionais do braço com três articulações. Os motores 
simulam as articulações giratórias. Foi priorizado os principais movimentos: 
base, altura e distância. A garra foi substituída por um imã. 
 
Figura 1 – Protoboard e conectores 
 
Figura 2 – Cabo USB adaptado com garra para alimentação 
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Figura 3 – Arduino 
 
 
Figura 4 – Parafuso M3 
 
Figura 5 – Estrutura em madeira prençada 
 
Figura 6 – Servomotor utilizado na base 
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8. DESCRIÇÃO DA PROGRAMAÇÃO 
Foram inseridas funções individuais para um controle manual identificado pelas 
seguintes numerações: 
1. Estado inicial; 
2. Sequência automática (função automática através de cartas; uma carta 
comporta uma sequência de movimentos que orienta a estrutura a um fim 
determinado) 
3. Giro angular da base para direita (rotação 0º para 180°); 
4. Giro angular da base para esquerda (rotação 180 º para 0 º); 
5. Elevação da estrutura (controle da altura); 
6. Descida da estrutura (controle da altura); 
7. Avanço da estrutura (alcance); 
8. Recuo da estrutura (alcance). 
 
9. CONCLUSÕES 
 
Conforme as limitações do homem e as dificuldades para se adaptar em 
determinados ambientes, e ainda resistirem a uma taxa reduzida de variação de 
pressão e temperatura, não sendo capaz de frequentar determinados ambientes, 
podemos observar a importância do uso de robôs controlados remotamente. Na 
maior parte dos casos, o manuseio do robô à distância é feito por meio de algum 
tipo de controle que pode ser feito principalmente por linguagem de 
programação, determinando a trajetória completa do robô de forma 
preestabelecida. Diante das inúmeras vantagens que um manipulador robótico 
pode trazer para a indústria, a implementação deste tipo de robô torna-se 
essencial pela sua capacidade de flexibilidade de operação, inteligência, e 
processamento de informações, reduzindo custos, prevenindo acidentes, e com 
alto grau de precisão. As características apresentadas pelos manipuladores 
robóticos esféricos podem ser usadas em conjunto para substituir o trabalho do 
homem em casos complicados e perigosos como operações em ambientes 
hostis e prática de trabalhos repetitivos. Entre as principais funções desses robôs 
nas indústrias, podemos considerar levantar peças pesadas (de metal), 
transportar peças de metal, entre outros. Sendo assim, podemos concluir, com 
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base no comentado ao longo das seções, comprovamos na prática todas as 
teorias estudadas através das orientações do professor nos encontros em sala 
de aula além das pesquisas realizadas para desenvolvimento do projeto. Tal 
experiência foi extremamente importante para o desenvolvimento acadêmico e 
profissional dos membros da equipe. 
 
10. REFERÊNCIAS 
 
[1] Silva, R. M. Apostila: Introdução à Dinâmica e ao Controle de Manipuladores 
Robóticos. Porto Alegre: DEM – PUCRS. 
 
[2] Lopes, A. M. Modelação Cinemática e Dinâmica de Manipuladores de 
Estrutura em Série. Dissertação de Mestrado. Porto: FEUP – DEMEGI, 2002. 
 
[3] https://brasilrobotics.blogspot.com.br/ Acesso em: 19 de maio de 2018. 
 
[4] Arduíno. Disponível em: <arduino.cc>. Acesso em 19 de maio de 2018. 
 
[5] Linguagem de programação. Disponível em: <https://www.circuitar.com.br> 
Acesso em: 19 de maio de 2018.