Aula 3 PROJETO DE MECANISMOS Introdução aos manipuladores roboticos

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MANIPULADORES ROBOTICOS
Professor: Alejandro
Projeto de Mecanismos
Introdução
Tentando melhorar a gestão o homem e a maquina buscam reduzir a mão de obra e as despesas como meio de se adaptar ao mundo moderno. Para isso são implementados controles e diferentes tipos de gerencias procurando otimizar o comercio. Tarefas que eram passíveis de erros:
Cálculo e digitação de preços
Cálculo e digitação de quantidades
Preenchimento de um cheque
Emissão de nota fiscal
se tornaram mais seguras e eficientes, acelerando a prestação dos serviços melhorando o trabalho dos funcionários e o atendimento aos clientes. 
Automação Comercial
É a aplicação de métodos (softwares) e ferramentas (maquinas, robôs) para automatizar processos comerciais, Para:
Mecanizar processos manuais.
Agilizar processos manuais.
Alcançar total eficiência.
Historia da Automação Comercial
1878  Primeira Caixa Registradora, James e John Ritty, nos Estados Unidos, para controle dos recebimentos de vendas. 
Caixas Registradoras Eletrônicas (CRE) até o atual Ponto de Venda (PDV).
1986  surgiram os primeiros Convênios Fiscais que oficializaram a utilização de Equipamento Emissor de Cupom Fiscal (ECF).
Tipos:
ECF-MR: Máquina Registradora
ECF-PDV: terminal de Ponto de Venda
ECF-IF: Impressora fiscal
Equipamentos
PC's, microterminal inteligente ou máquina registradora (antigamente), Scanner, Pin Pad, POS discado, gaveta de dinheiro;
Sistemas de Informação
Buscam armazenar e consultar informações essenciais, como: produtos, serviços, clientes, fornecedores, vendedores, representantes, etc; unificar ou integrar as ferramentas de trabalho (compras, vendas, controle de estoque e faturamento), gerar relatórios referente as operações anteriores e também, controlar o fluxo de caixa.
Historia
Historia
Isaac Asimov (1920 -1992) estadunidense de origem russa, publicou na revista Galaxy Science Fiction (1945)
Leis da Robótica
Definição
Definição de Robô Industrial é ambígua e dependente do mercado japonês e estadunidense.
Japonês: Qualquer dispositivo mecânico dotado de articulações moveis destinado à manipulação.
Ocidental: Controle avançado (servomecanismo)
Definição
Robô Industrial:
É um manipulador multifuncional reprogramável, capaz de movimentar materiais, peças, ferramentas ou dispositivos especiais, segundo trajetórias variáveis, programadas para realizar diversas tarefas.
Associação de Industrias Robóticas (RIA)
Definição
Robô Industrial:
É um manipulador multifuncional reprogramável com vários graus de liberdade, capaz de movimentar materiais, peças, ferramentas ou dispositivos especiais, segundo trajetórias variáveis, programadas para realizar diversas tarefas.
Organização Internacional de Padrões (ISO)
Definição
Manipulador:
Mecanismo formado geralmente por elementos em serie, articulados entre si, destinados a pegar e deslocamento de objetos. É multifuncional e pode ser governado diretamente por um operador humano ou mediante dispositivos lógicos.
Robô Industrial:
É um manipulador automático servocontrolado, reprogramável, polivalente, capaz de posicionar e orientar peças uteis ou dispositivos especiais, seguindo trajetórias variáveis reprogramáveis, para a execução de diversas tarefas. Normalmente tem a forma de um ou vários braços com pulsos. A sua unidade de controle inclui um dispositivo de memoria e ocasionalmente de percepção do entorno.
Associação Francesa de Normalização (AFNOR)
Classificação dos Robôs
Segundo a tecnologia implementada:
Classificação dos Robôs
Segundo a tecnologia implementada:
Classificação dos Robôs
Teleoperados:
Classificação dos Robôs
Tipos de robôs seriais
Classificação dos Robôs
Classificação dos Robôs
Segundo os graus de liberdade:
Robôs de propósito geral (com 6 GdL), já que conseguem atingir qualquer posição e orientação no espaço de trabalho.
Robôs redundantes (possuem mais de 6 GdL), por ex. quando têm articulações adicionais, especialmente utilizados para alcançar locais de difícil acesso contornando obstáculos. Robôs fixos colocados sobre trilhos formam outro caso de robôs redundantes.
Robôs limitados possuem menos de 6 GdL, por ex. o robô SCARA, que geralmente possui 4 GdL.
Classificação dos Robôs
Segundo o tipo de acionamento:
Elétricos,
Pneumáticos,
Hidráulicos.
***** Pesquisar os tipos de motores
Características dos Robôs
Espaço de trabalho:
Características dos Robôs
Coordenadas de Orientação
Ângulos de Euler
Ângulos Roll-Pitch-Yaw
Quaternions
***** Pesquisar os tipos de orientações
Características dos Robôs
Ângulos de Euler
EulerZXZ(, t(z, )Rot(x, )Rot(z, )
EulerZYZ(,,) = Ro,) = Rot(z, )Rot(y, )Rot(z, )
Características dos Robôs
Ângulos Roll-Pitch-Yaw
Características dos Robôs
Representação de orientação baseada em somente quatro parâmetros
Redução do número de operações matemáticas necessárias ao cálculo de orientações
Representação matemática:
Propriedade:
Significado físico: orientação correspondente a uma rotação de um ângulo  em torno de um eixo arbitrário n. 
Características dos Robôs
Características dos Robôs
Sistemas de Coordenadas do Robô: Transformações Homogêneas
Transformações Homogêneas
Transformação genérica
Transformação de translação
Transformação de Rotação
Transformações Homogêneas
Transformação Homogênea Genérica
Transformação Homogênea de Translação
Transformações Homogêneas de Rotação
Rotação em torno de X
Rotação em torno de Y
Rotação em torno de Z
Sistemas de
 Coordenadas do Robô
Sistemas de Coordenadas do Robô: Célula de trabalho
Morfologia dos Robôs
Tipos de articulações
Morfologia dos Robôs
Configurações comuns na indústria
Morfologia dos Robôs
Robôs redundantes
Sistemas de Coordenadas do Robô: Órgão Terminal
Desempenho
Caminho:
Conjunto de pontos interligados seqüencialmente
Trajetória:
Caminho percorrido com restrições de tempo
Tipos de movimento de robôs:
Movimento interpolado nas juntas
Movimento Cartesiano
Interpolação linear
Interpolação circular
Caminho real:
Conjunto de pontos interligados - controle em tempo discreto
Parâmetros Geométricos
Dimensões dos elementos componentes da estrutura do robô: elos, juntas
Orientação relativa entre os diversos eixos de juntas do manipulador
Parâmetros não geométricos
Folgas em rolamentos
Folgas em reduções por engrenagem (back lash)
Complacência dos elos
Complacência das juntas
Resolução dos sensores das juntas
Parâmetros de precisão
Repetibilidade: 
parâmetro estatístico que quantifica flutuações na posição atingida pelo robô em movimentos repetidos para uma mesma posição almejada
Exatidão:
quantifica os desvios entre a posição atingida pelo robô e a posição almejada
Resolução:
medida estatística do mínimo deslocamento possível de ser executado pelo robô
Programação
Classificação
Programação “On-line”
Programação “Off-line”
Programação “on-line”: características
Operador ensina ao robô pontos pelos quais o órgão terminal deverá passar durante a execução da tarefa
Modo de interpolação entre pontos, comandos lógicos, velocidade, etc, são adicionados pelo operador posteriormente
Requer a utilização do robô
Implica em parada na linha de produção
Pode resultar em custo elevado nos casos
Produtos de vida curta
Produtos fabricados em pequena escala
Programação On-line
Características (continuação)
Cada robô precisa ser programado individualmente
Métodos
Condução manual do robô (“Manual Lead Through”)
O operador guia manualmente o robô pelo caminho desejado com a velocidade desejada. Durante esse processo o robô grava essas informações e as repete durante a execução do programa.
Programação por controle remoto (“Teach Pendant”)
O operador movimenta o robô através de controle remoto (botões ou “joystick”) e grava pontos específicosdo caminho a ser percorrido pelo robô. Informações de velocidade, tipo de caminho entre os pontos e comandos lógicos são inseridos posteriormente durante a edição do programa.
Programação On-line
Programação Off-line
Características
Baseada em modelos gráficos, cinemáticos e dinâmicos
Dispensa o uso de um robô real
Tempo de parada mínimo na linha de produção
Remoção do operador de área potencialmente perigosa
Permite a utilização de dados de CAD
Programação e simulação do programa antes de sua execução
Detecção e correção de situações de erro
Otimização do programa
Programação Off-line: Classificação quanto à forma de programar
Classificação quanto à forma de programar
Textual 
Modelamento gráfico virtual 
Combinação do modo textual com gráfico
Melhor opção, pois trabalha-se com as vantagens de cada método
Necessita de operadores experientes
Programação Off-line textual
Necessidade de abstração espacial para definição de todos os pontos
Grande possibilidade de cometer erros, colisões
Necessita parada do robô para verificar aplicabilidade do programa
Apresenta-se vantajoso na definição da lógica do programa
Programação Off-line por Modelagem Gráfica Virtual
FIM