Automação Aula 8

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LÓGICA DE PROGRAMAÇÃOProf. Msc. Marcos Marzano
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SISTEMAS ROBÓTICOS - INTRODUÇÃO 
Robô: Este termo vem da palavra tcheca “robota” que significa “trabalho forçado”, e foi usado pela
primeira vez numa peça teatral de 1920 escrita por Karel Capek denominada: "R.U.R" - Rossum´s
Universal Robots.
QUANDO OUVIMOS A PALABRA ROBÔ O QUE PENSAMOS?
O QUE TODOS ELES POSSUEM EM COMUM?
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SISTEMAS ROBÓTICOS - INTRODUÇÃO 
 Interação com o mundo físico
 Sensoriamento das informações do mundo físico
 Tomada de decisões baseadas nas informações adquiridas
 Interface amigável com seres humanos
 Reprogramável
 Seguro (leis de Asimov)
CARACTERÍSTICAS DOS ROBÔS:
1ª Lei: Um robô não pode ferir um ser humano ou, por omissão, permitir que um ser humano sofra algum 
mal; 
2ª Lei: Um robô deve obedecer as ordens que lhe sejam dadas por seres humanos, exceto nos casos em 
que tais ordens entrem em conflito com a Primeira Lei; 
3ª Lei: Um robô deve proteger sua própria existência desde que tal proteção não entre em conflito com a 
Primeira ou com a Segunda Lei. Escritas por Isaac Asimov em seu conto “I, Robot”.
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SISTEMAS ROBÓTICOS - INTRODUÇÃO 
 Robô manipulador: Sistema semelhante a um “braço mecânico” com o objetivo de manipular e
posicionar peças ou ferramentas. É um sistema de 2 ou mais graus de liberdade controlável por
computador que combina a tecnologia de computação com a de servo-controle de cadeias
articuladas, reprogramável para executar uma variedade de tarefas, possuindo sensores que
permitam reagir e se adaptar a diferentes condições. Um robô industrial é um robô manipulador com
3 ou mais graus de liberdade
TIPOS DE ROBÔS:
Segundo a RIA (Associação das Indústrias de Robótica), um Robô é um manipulador
reprogramável, multifuncional, projetado para movimentar material, ferramentas ou
dispositivos especializados através de movimentos programáveis variados para desenvolver
uma variedade de tarefas.
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SISTEMAS ROBÓTICOS - INTRODUÇÃO 
 Robô móvel: Robô cuja base se movimenta, também conhecido por veículo robótico ou rover
TIPOS DE ROBÔS:
AQUÁTICO:
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 Robô móvel: Robô cuja base se movimenta, também conhecido por veículo robótico ou rover
TIPOS DE ROBÔS:
AÉREO:
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 Robô móvel: Robô cuja base se movimenta, também conhecido por veículo robótico ou rover
TIPOS DE ROBÔS:
TERRESTRE:
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SISTEMAS ROBÓTICOS - INTRODUÇÃO 
Autômato: É o precursor dos robôs, sendo um sistema puramente mecânico que executa tarefas
altamente específicas, em geral para entretenimento. Não é um robô pela falta de sensores (não
interage com o ambiente) e por não ser reprogramável
1805- Henri Maillardet, mecânico suíço e aprendiz de Pierre Jaquet, constrói um autômato capaz de
escrever 3poemas e desenhar 4 figuras diferentes
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Robô Autônomo: Robô (em geral móvel) capaz de executar tarefas em ambientes não estruturados;
em geral é preciso que o sistema seja capaz de gerar automaticamente mapas de um ambiente
desconhecido, e se localizar e planejar autonomamente suas ações
Andróide: Um robô que se assemelha a um ser humano, também conhecido como humanoide. É uma
combinação de robôs manipuladores e robôs móveis
Ginóide: Um robô com características humanas femininas.
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Robô Autônomo: Robô (em geral móvel) capaz de executar tarefas em ambientes não estruturados;
em geral é preciso que o sistema seja capaz de gerar automaticamente mapas de um ambiente
desconhecido, e se localizar e planejar autonomamente suas ações
Andróide: Um robô que se assemelha a um ser humano, também conhecido como humanoide. É uma
combinação de robôs manipuladores e robôs móveis
Ginóide: Um robô com características humanas femininas.
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Robô Autônomo: Robô (em geral móvel) capaz de executar tarefas em ambientes não estruturados;
em geral é preciso que o sistema seja capaz de gerar automaticamente mapas de um ambiente
desconhecido, e se localizar e planejar autonomamente suas ações
Andróide: Um robô que se assemelha a um ser humano, também conhecido como humanoide. É uma
combinação de robôs manipuladores e robôs móveis
Ginóide: Um robô com características humanas femininas.
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SISTEMAS ROBÓTICOS - INTRODUÇÃO 
Cibernética: Termo criado por Norbert Wiener (MIT) para denominar uma nova disciplina envolvendo
engenharia elétrica, matemática, biologia, neurofisiologia, antropologia e psicologia. Todo o universo,
incluindo os seres vivos, pode ser visto como um grande sistema de controle
Ciborg: Abreviação de organismos cibernéticos, seres vivos com partes robóticas que modificam ou
melhoram suas habilidades (não apenas substituem partes orgânicas).
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SISTEMAS ROBÓTICOS - CLASSIFICAÇÃO
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SISTEMAS ROBÓTICOS - CLASSIFICAÇÃO
PRIMEIRA GERAÇÃO
São dotados apenas de sensores internos (percebem apenas estados internos do robô).
Requerem um ambiente estruturado (objetos bem posicionados).
Têm sequência fixa (repetem a mesma tarefa).
Precisam ser reprogramados para outras tarefas.
Dotados de pequeno poder computacional.
Ex: “Braços” para coleta de amostras submarinas.
SEGUNDA GERAÇÃO
São dotados com sensores internos e externos (percebem os estados do ambiente).
Podem atuar em um ambiente parcialmente estruturado.
Seus atuadores são pneumáticos, hidráulicos ou elétricos.
Ex: Manipuladores.
TERCEIRA GERAÇÃO
Fazem uso intensivo de sensores.
Algoritmos de percepção.
Algoritmos de controle inteligente.
Comunicação com outras máquinas.
Tomam decisões autônomas diante de situações não previstas.
Podem atuar em um ambiente não estruturado.
Uso incipiente na indústria.
Ex: Robôs utilizados em missões espaciais (exploradores).
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SISTEMAS ROBÓTICOS - ESTRUTURA
ESTRUTURA
Os robôs industriais são projetados com o intuito de realizar um trabalho produtivo. O trabalho é executado quando o robô
movimenta sua estrutura a fim de deslocar o objeto a ser manipulado.
ELOS (links)  Estrutura de um robô manipulador consiste basicamente numasérie de corpos rígidos, idealmente sem
deformação pela ação de forças aplicadas sobre eles e que, em geral, são feitos de um material resistente como aço, alumínio
aeronáutico, dentre outros.
JUNTAS (articulações)  Esses elos podem ter diversos tamanhos e formas dependendo da aplicação, estando unidos por
JUNTAS (articulações) que lhes permitem ter um movimento relativo entre eles. Assim, em alguma localização do elo, existirá uma
junta que o une com o elo seguinte, permitindo-lhe um movimento. Assim, forma-se uma cadeia cinemática aberta de elos
interligados por juntas.
BASE  Em geral, os manipuladores estão montados sobre uma BASE fixa, à qual está unido o primeiro elo através da primeira
junta. Esta base pode estar montada sobre uma superfície também fixa, ou num veículo que lhe permita um deslocamento pelo
local de trabalho.
PUNHO O ponto extremo do último elo é conhecido com o nome de PUNHO, e é onde costuma estar fixado o EFETUADOR. No
caso particular dos braços mecânicos ele se assemelha à mão no extremo do antebraço.
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SISTEMAS ROBÓTICOS - ESTRUTURA
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SISTEMAS ROBÓTICOS – TIPO DE JUNTAS
As articulações são uniões entre as diferentes partes motrizes; nos robôs, essas articulações são
denominadas juntas.
O movimento pode ser de giro (Fig b), onde o elo pode rodar de um determinado ângulo com respeito
ao anterior; nesse caso a junta chama-se ROTACIONAL, ROTATIVA ou de REVOLUÇÃO. O deslocamento
também pode ser linear (Fig A), onde um elo se afasta ou aproxima do anterior uma determinada distância, caso
em que a junta é chamada de PRISMÁTICA ou LINEAR.
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SISTEMAS ROBÓTICOS – TIPO DE JUNTAS
Junta Esférica (rótula): permite a rotação em torno de três eixos simultaneamente 
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SISTEMAS ROBÓTICOS – TIPO DE JUNTAS
Na abaixo vemos os diferentes tipos de juntas rotativas: de torção (Fig. A), de elevação (Fig. 
B) e de guinada (Fig. C). Enquanto que na Fig. D vê-se a simbologia de uma junta linear.
Um manipulador não necessita ter todas as juntas do mesmo tipo, podendo ser algumas de
revolução e outras prismáticas, segundo a conveniência da configuração projetada.
Nos braços mecânicos as juntas costumam ser de revolução, justamente por visarem uma
proximidade com o braço humano. As juntas, então, determinam os movimentos possíveis do
manipulador, e juntamente com as características físicas dos elos, determinam a anatomia do
manipulador.
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SISTEMAS ROBÓTICOS – GRAUS DE LIBERDADE
GRAUS DE LIBERDADE (ou DoF) é o número de movimentos individuais das articulações. Um
manipulador típico possui 6 graus de liberdade, sendo três para o posicionamento dentro do ESPAÇO DE
TRABALHO, e três para obter uma orientação do efetuador, conhecidas como PUNHO.
As juntas de punho têm por objetivo orientar o efetuador numa direção arbitrária, conveniente para a
tarefa a ser realizada. Essas juntas são sempre de revolução, pois o objetivo é a orientação do efetuador e não
seu posicionamento. Estes ângulos recebem os nomes de "PITCH” (guinada), "YAW” (giro) e "ROLL” (torção).
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SISTEMAS ROBÓTICOS – GRAUS DE LIBERDADE
GRAUS DE LIBERDADE (ou DoF) é o número de movimentos individuais das articulações. Um
manipulador típico possui 6 graus de liberdade, sendo três para o posicionamento dentro do ESPAÇO DE
TRABALHO, e três para obter uma orientação do efetuador, conhecidas como PUNHO. Na classificação do robô
somente as três juntas principais são consideradas, ou seja, elas determinam o volume de trabalho e as
características do manipulador.
As juntas de punho têm por objetivo orientar o efetuador numa direção arbitrária, conveniente para a
tarefa a ser realizada. Essas juntas são sempre de revolução, pois o objetivo é a orientação do efetuador e não
seu posicionamento. Estes ângulos recebem os nomes de "PITCH” (guinada), "YAW” (giro) e "ROLL” (torção).
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SISTEMAS ROBÓTICOS – VOLUME DE TRABALHO
É definido como o volume total conformado pelo percurso do punho, quando o manipulador
efetua todas as trajetórias possíveis. O volume dependerá da anatomia do robô, do tamanho dos elos,
assim como dos limites dos movimentos das juntas.
A posição do punho pode ser representada no espaço de trabalho ou no ESPAÇO DAS
JUNTAS. A "posição no espaço de trabalho" é determinada pela posição do punho segundo um sistema
de três eixos cartesianos ortogonais, cuja origem é a base do robô. A "posição no espaço das juntas" é
representada pelo vetor de coordenadas generalizadas, relativas a uma posição inicial arbitrária.
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SISTEMAS ROBÓTICOS – MANIPULADORES
Existem diferentes configurações físicas ou anatomias nos manipuladores. Essas são
determinadas pelos movimentos relativos das três primeiras juntas, aquelas destinadas ao
posicionamento do efetuador.
Para cada combinação possível haverá uma anatomia diferente, independe do tamanho dos
elos, pois estes determinarão o tamanho do espaço de trabalho, mas não sua forma. As anatomias dos
robôs são caracterizadas pelas coordenadas de movimento ou pelas três primeiras coordenadas
generalizadas, que representam seu movimento.
O formato deste tipo de robô lhe permite realizar três
movimentos lineares e perpendiculares entre si. Cada um dos
movimentos está localizado num dos três eixos cartesianos.
Esta configuração possui três articulações prismáticas (PPP),
uma em cada eixo. A posição de um ponto é especificada
usando-se coordenadas cartesianas (x, y, z).
ROBÔS CARTESIANOS:
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ROBÔS CARTESIANOS:
SISTEMAS ROBÓTICOS – MANIPULADORES
Esta configuração dá lugar a robôs que se caracterizam por:
 Alta precisão;
 Velocidade;
 Capacidade de grandes e constantes cargas;
 Ampla área de trabalho.
Porém, esta configuração resulta inadequada para acessar pontos situados em espaços relativamente
fechados. O volume de trabalho será um paralelepípedo, ou seja, o produto das distâncias dos três eixos.
Portanto, se o comprimento máximo de cada elo for “L”, então o volume será L³. Este tipo de
configuração é bastante usual em estruturas industriais, tais como:
 Pórticos – empregados para transporte de cargas;
 Sistema de Armazenamento Automático – manipulação de caixas.
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SISTEMAS ROBÓTICOS - MANIPULADORES
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O robô de configuração cilíndrica pode realizar dois
movimentos lineares e um rotativo, de acordo com
sua estrutura mecânica. Assim os movimentos
lineares são localizados nos eixos X e Y e o
movimento de rotação é feito em torno do eixo Z
(roll).
A configuração contém duas articulações prismáticas e uma rotacional, sendo a primeira, de rotação,
na base (RPP). A posição de um ponto é especificada usando-se coordenadas cilíndricas (x, y, α). Comparando-
se o robô cartesiano com o cilíndrico, verificamos queeste último apresenta:
 Melhor manobrabilidade;
 Maior velocidade;
 Simplicidade de instalação;
 Maior acessibilidade para alcançar cargas atrás.
ROBÔS CILÍNDRICOS:
Esta configuração é adequada em instalações sem obstáculos, onde as máquinas estão distribuídas
de forma radial e o acesso ao ponto desejado se faz horizontalmente. Este tipo de configuração é bastante usado
nas estruturas industriais como:
 Carga e descarga;
 Alimentação de máquina.
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O exemplo mais comum de uma configuração
não clássica é representado pelo robô tipo
SCARA – “Selective Compliance Assembly
Robot Arm” (Braço Robótico para Montagem
com Flexibilidade Seletiva).
Esta configuração possui duas articulações rotacionais e uma prismática (RRP). Os eixos
são paralelos entre si, sendo o prismático com deslocamento vertical. Assim o movimento linear está
localizado no eixo Z e os movimentos de rotação são de roll (em torno de Z), sendo a posição
especificada por (α, β, z). Esta configuração foi desenhada para poder executar trabalhos que
requerem movimentos simples de manipulação de peças sobre uma superfície plana, tais como:
 Montagem de peças;
 Inserção de componentes;
 Empacotamento.
Este robô pode realizar movimentos horizontais de maior alcance devido disposição de
suas articulações rotacionais. O volume de trabalho não representa nenhuma figura geométrica
conhecida. Portanto, se o comprimento máximo de cada elo for “L”, um raio de giro de 360º, então o
volume será 4πL3.
ROBÔS SCARA:
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O robô de configuração polar pode realizar dois movimentos de
rotação e um linear, sendo os eixos rotativos perpendiculares
entre si. Assim o movimento linear está localizado no eixo X e os
movimentos de rotação são de roll (em torno de Z) e pitch (em
torno de X).
ROBÔS POLARES OU ESFÉRICOS:
SISTEMAS ROBÓTICOS - MANIPULADORES
Esta configuração possui duas articulações de rotação e uma prismática (RRP). A posição de um ponto é especificada 
através de (x, α, β).
Esta configuração dá lugar a robôs que se caracterizam por:
 Boa acessibilidade (melhor que os anteriores);
 Grande capacidade de carga;
 Ampla zona de trabalho.
Porém, a configuração apresenta alguns inconvenientes como:
 Dificuldade em movimento de translação;
 Perde precisão com cargas pesadas ou braço muito estendido.
O volume de trabalho, supondo que o raio de giro seja de 360º e que a articulação linear varie de L a 2L, será o que 
existe entre uma esfera de raio 2L e outra concêntrica de raio L. Portanto, o volume será (28/3)πL3.
Este tipo de configuração tem sido usado para manipular cargas que não precisam de movimentos complexos.
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SISTEMAS ROBÓTICOS – EFETUADORES
O objetivo dos robôs manipuladores é interagir com seu meio ambiente deslocando um
objeto, uma ferramenta ou algum dispositivo especial. Para isso, necessita-se de um dispositivo
que permita tal interação. Esse dispositivo é conhecido como EFETUADOR.
CARACTERÍSTICAS: 
 Elemento encarregado do manuseio da peça propriamente dito.
 Fixado no extremo do último elo (PUNHO).
 Projetado para fácil remoção e substituição.
 Projetado para uma aplicação específica.
ACIONAMENTO
 Motor elétrico (CC ou de passo).
 Pistões pneumáticos.
 Eletroímãs.
 Ventosas a vácuo.
 Pistões hidráulicos.
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SISTEMAS ROBÓTICOS – EFETUADORES
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SISTEMAS ROBÓTICOS – EFETUADORES
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SISTEMAS ROBÓTICOS – EFETUADORES
MEDIÇÃO
Força exercida sobre o objeto segurado.
Orientação para exercer a força sobre o objeto.
Sistema de visão digital.
CLASSIFICAÇÃO
Garras.
Ferramentas.
GARRAS
Efetuadores destinados a pegar e segurar objetos. Deslocar objetos no espaço de trabalho do 
manipulador, podendo inclusive deslocar ferramentas. Tipos de garras:
Garras com dedos mecânicos.
Garras a vácuo.
Garras magnéticas ou eletroímãs.
Ganchos.
Garras adesivas.
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SISTEMAS ROBÓTICOS – EFETUADORES
GARRAS COM DEDOS
Utilizadas para pegar e segurar objetos, utilizando dedos mecânicos atuados
para realizar o movimento de abertura e fechamento dos dedos.
Os dedos, também chamados por pinças, são os apêndices das garras que
efetuam o contato com os objetos a agarrados. As garras mais comuns
possuem 2 ou 3 dedos. O mecanismo das garras deve ser capaz de:
• Abrir e fechar os dedos da garra;
• Exercer uma força suficiente, quando fechado, para segurar as peças
que foram agarradas.
•Podem ter dedos substituíveis para se adaptar a peça.
•Segura a peça por atrito.
A energia para atuação dos dedos pode ser:
• Pneumática;
• Eléctrica;
•Mecânica;
• Hidráulica.
Especificações de Projeto:
 Ângulos de abertura máxima e mínima.
 Distâncias de abertura máxima e mínima.
 Comprimento dos dedos.
 Presença ou não de articulações intermédias nos dedos.
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SISTEMAS ROBÓTICOS – EFETUADORES
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SISTEMAS ROBÓTICOS – EFETUADORES
GARRAS A VÁCUO
São formadas por copos de SUCÇÃO ou VENTOSAS. Os objetos
devem ser PLANOS, LISOS E LIMPOS. Para objetos duros, copos
de material elástico (borracha ou plástico); para objetos macios,
copos de material duro (geralmente metal).
 O peso transportado depende da pressão e superfície da
ventosa.
 Exigem apenas uma superfície de contato.
 Peso relativamente leve.
 Aplicáveis a uma grande quantidade de materiais.
Desvantagem:
Utilizados apenas em superfícies planas e com área maior que as
ventosas.
Capacidade de carga.
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SISTEMAS ROBÓTICOS – EFETUADORES
Vantagens:
 Tempo de pegada (muito rápido);
 Pequenas variações de tamanho são toleráveis;
 Mais universais que as de vácuo;
 Podem manusear peças com furos;
 Necessitam apenas de uma superfície de contato.
Desvantagens:
 Magnetismo residual;
 Objetos devem ter uma superfície plana.
 Deslizamento lateral das peças durante o transporte;
 Impossibilidade de apanhar apenas uma chapa de uma pilha.
Tipos de garras magnéticas:
− Eletroimã: Necessitam de uma fonte de energia externa, mas são mais fáceis de controlar e eliminam o
magnetismo residual;
− Imã permanente: Não necessitam de fonte de energia externa, mas apresentam uma menor facilidade de
controle.
Para materiais ferrosos especialmente na forma de chapas ou placas metálicas.
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SISTEMAS ROBÓTICOS – EFETUADORES
GARRAS ADESIVAS
 Usam substâncias adesivas para segurar a 
peça.
 Principal aplicação com tecidos e materiais 
leves.
 Perdem aderência com o uso repetitivo.
 Projetadas com fita contínua (máquina de 
datilografar).
GANCHOS
 Em muitas aplicações onde é preciso
transportar volumes pesados, as garraspodem ser inadequadas.
 A vantagem deste sistema é a sua
versatilidade, pois não é necessário mudar o
efetuador se o tipo de peça mudar.
 A desvantagem é que a peça deve
apresentar um ponto onde o gancho possa
pegá-la.
FERRAMENTAS
 Pontas de solda para soldagem a ponto.
 Maçaricos para soldagem a arco.
 Bicos para pintura por pulverização.
 Mandris.
 Aplicadores de cimento.
 Ferramentas de corte por jato de água.
 Ferramentas de corte a laser.
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As ferramentas são atuadores finais cuja finalidade é realizar o trabalho sobre uma peça
em vez de pegar as mesmas.
Pinças de Soldas por Pontos
As pinças de solda por pontos são constituídas por dois eletrôdos, que ao fechar provocam a
passagem de corrente elétrica num ponto da chapa, criando a fusão dos materiais.
Tochas de Solda por Arco Elétrico
Esta é a aplicação em que os robôs são mais utilizados.
Pistolas de Pintura
As pistolas de pintura tem por função pulverizar a tinta, podendo ser do tipo elétrico ou
pneumático.
Ferramentas Rotativas
As ferramentas rotativas necessitam de movimento para efetuar a sua função, estando a
ferramenta fixa na extremidade do robô. Uma aplicação típica é o aparafusamento de parafusos.
SISTEMAS ROBÓTICOS – FERRAMENTAS
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Sensores de Tato
Possuem como objetivo determinar o contato entre dois objetos, sendo um deles a garra ou a ferramenta do robô, e o outro a
peça sobre a qual o robô vai efetuar uma dada operação.
Sensores de Toque
– Utilizados para indicar que houve contato entre dois objetos sem levar em consideração a amplitude da força desse contacto. Exemplos:
interruptores de fim de curso, etc.
Sensores de Força
– Indicam se existe contato entre dois objetos e também a amplitude do valor dessa força.
– Utilização de uma célula de carga entre o punho do robô e a garra ou ferramenta. Aplicações: manipulação de peças frágeis e de
montagem.
SISTEMAS ROBÓTICOS – SENSORES
Sensores de Proximidade e Visão Artificial
Sensores de Proximidade
Detecção de objetos na proximidade de outros, podendo ainda fornecer uma medida dessa distância relativa entre os objetos.
Exemplos: ópticos, acústicos, indutivos, etc.
Aplicações: detecção da existência ou ausência de objetos nas proximidades do robô, detecção da distância a que um objeto se encontra
do punho do robô, etc.
Visão Artificial
Tratamento digital da imagem fornecida por uma câmara de vídeo, permitindo a identificação de objetos e a determinação da sua localização
e geometria.
Aplicações: inspeção industrial, montagem e robótica móvel.
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SISTEMAS ROBÓTICOS – MANIPULADORES
A precisão de um manipulador é
uma medida de quão próximo o órgão
terminal pode atingir um determinado ponto
programado, dentro do volume de trabalho.
Já a repetibilidade diz respeito à capacidade
do manipulador retornar várias vezes ao
ponto programado, ou seja, é uma medida da
distribuição desses vários posicionamentos
em torno do dito ponto.
PRECISÃO X REPETIBILIDADE
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SISTEMAS ROBÓTICOS – MANIPULADORES
Um outro fator que influencia a precisão e a repetibilidade é a resolução de controle do controlador.
Entende-se por resolução de controle o menor incremento de movimento que o controlador pode "sentir".
Matematicamente, é dada pela expressão:
PRECISÃO X REPETIBILIDADE
Onde n é o número de bits do encoder (sensor de posição existente na junta). Obviamente, se a junta
for prismática, o numerador da equação é um deslocamento linear, enquanto que se a junta for rotativa, será um
deslocamento angular. Nesse contexto, juntas prismáticas proporcionam maior resolução que juntas rotativas, pois
a distância linear entre dois pontos é menor do que o arco de circunferência que passa pelos mesmos dois pontos.
A precisão e a repetibilidade são afetadas por erros de computação, imprecisões mecânicas de
fabricação, efeitos de flexibilidade das peças sob cargas gravitacionais e de inércia (sobretudo em altas
velocidades), folgas de engrenagens, etc. Por este motivo, têm sido os manipuladores projetados com grandes
rigidezes. Modernamente, entretanto, devido à tendência a manipuladores cada vez mais rápidos e precisos, tem
sido dada grande ênfase, para o projeto do controlador, na consideração dos efeitos da flexibilidade.
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SISTEMAS ROBÓTICOS – CINEMÁTICA DIRETA
Precisão Cartesiana em Juntas Robóticas:
Supondo-se que sejam conhecidas as precisões (ou resolução do controle) em cada uma das juntas de
um braço mecânico, deseja-se saber qual será a precisão cartesiana, isto é, qual será a precisão do braço num
determinado ponto de trabalho. É evidente que a precisão cartesiana depende do ponto de operação, pois os erros
de juntas rotativas são mais acentuados quando o braço estiver estendido do que quando estiver recolhido.
Deslocamento Angular de um Braço com 1 GL:
Considera-se um braço articulado movendo-se no plano xy, tal que a origem do sistema coincida com o
eixo de rotação, conforme mostra a figura abaixo. Ao passar da posição P para a posição P', movendo-se do
incremento mínimo (resolução da junta), as novas coordenadas cartesianas do ponto passam a ser x' e y'. Como o
vetor de deslocamento v possui módulo a , e lembrando que PP’ é perpendicular ao elo a em P para pequenos valores
do ângulo , tem-se que:
Nota-se que um erro de posicionamento tanto pode ser
positivo quanto negativo. Contudo, uma vez que deseja-se
em geral o erro Máximo que um dado braço possa
apresentar, então deve-se obter o módulo do erro ou seja:
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Com junta prismática:
Se o braço possuir uma junta prismática, como visto
abaixo, então segue imediatamente que a projeção do erro _a nos
eixos cartesianos devido ao movimento linear da junta J2 é dado
por:
Além disso, o erro devido ao movimento rotacional da junta J1 é
semelhante ao descrito no exemplo anterior acima, resultando
para o erro total:
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Deslocamento Angular de um Braço com 2 GL no plano:
Considera-se agora um braço com dois graus de liberdade e duas juntas rotativas, movendo-se num
plano. Neste braço, percebe-se que as imprecisões cartesianas dependem do movimento de ambas as juntas, uma
vez que tanto J1 quanto J2 movimentam a extremidade do braço (garra). O erro total será portanto composto pela
soma dos erros causados por cada uma das juntas. A junta J2 provoca um erro semelhante ao causado por um
braço de uma única junta, visto anteriormente, de tal forma que.
Se for também pequeno, então se pode projetar o vetor v em ambas 
as direções para se obter:
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Deslocamento Angular de um Braço com 2 GL no plano:
A junta J2 provoca um erro semelhante ao causado por um braço de uma única junta, visto
anteriormente, de tal forma que:
Se for também pequeno, então se pode projetar o vetor v em ambas 
as direções para se obter:
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Deslocamento Angular de um Braço com 2 GL no plano:
Percebe-se nos exemplos mostrados que passando o incremento ao limite, tem-se que:
Onde indica a derivada parcial da coordenada cartesiana x com relação à
variação do ângulo . Esta expressão vale tambémpara a segunda junta, e vale
igualmente para braços que se movem no espaço. Isto permite generalizar a
expressão para a precisão cartesiana na forma:
Onde w é um eixo cartesiano qualquer (x, y ou z), e os (i = 1, 2, ..., n) são as variáveis das n juntas
deste braço. Esta mesma expressão pode ser utilizada em braços com juntas prismáticas, tomando-se
apenas o cuidado de lembrar que nestas juntas a variável é o comprimento do elo e não o ângulo da
junta.
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 Uma das principais características de um manipulador
industrial é sua capacidade de carga, ou seja, o peso
máximo de trabalho que ele consegue manipular sem
que sua precisão seja afetada;
 Esta capacidade sempre é medida na posição mais
crítica, o que significa em geral uma posição de
máxima extensão do braço;
 Várias soluções podem ser adotadas para aliviar o
peso do próprio manipulador e, consequentemente
aumentar a capacidade de carga. Uma forma é utilizar
cadeias cinemáticas fechadas ou parcialmente
fechadas.
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Graus de liberdade (GL): 
Cadeia aberta ⇒ Número de GL é igual ao número de articulações ativas; 
Cadeia fechada ⇒ Número de GL depende da configuração geométrica e do número de 
articulações passivas e ativas.
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