Categorias de robôs

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Tipos de robôs 
AI - Categoria de Robôs 
As três categorias principais de robôs são: 
ROBÔ FIXO – Também chamado de Braço Mecânico (manipulador), é montado 
sobre uma base a qual lhe serve de sustentação física e de referência de 
movimentos. É o tipo mais comum de Robô e o mais usado em aplicações 
industriais; 
ROBÔ MÓVEL – Também chamado de Carro ou AGV (Automatically Guided 
Vehicle = Veículo Guiado Automaticamente), pois pode se locomover: 
baseados em rodas, 
 Robôs Móveis com pernas: 
Bípedes 
Quadrúpedes 
Hexapódes, 
I - Categoria de Robôs 
ROBÔ HUMANÓIDE - Também chamado de andróide por seu aspecto humano: 
anda sobre duas pernas (o que permite subir e descer escadas), possui dois 
braços (o que permite manipular objetos da mesma maneira que o ser humano) e 
tem dois sistemas de captação de imagem na parte frontal da cabeça (o que lhe 
dá visão estéreo e o mesmo ponto de vista de um ser humano). Por estas 
características pode substituir um ser humano sem necessidade de adaptação do 
ambiente. 
Bípedes com cabeça, tronco, braços e pernas. 
Robôs Móveis 
prédio da embaixada de um país europeu amanheceu com uma bomba 
estrategicamente colocada em sua porta de entrada. 
Todas as emissoras de televisão da cidade miraram suas lentes no 
encarregado de desarmar o mecanismo. Ao invés de pernas, o encarregado 
tinha esteiras, no lugar dos olhos, uma câmera de vídeo. E, para completar, 
dois braços mecânicos era um tipo de robô que, por ser comandado a 
distância, é conhecido como teleoperador. 
Aproximou-se do local, guiado por controle remoto por um especialista em 
explosivos. De longe, com a ajuda de alavancas, botões e uma tela de 
televisão, o especialista iniciou seu trabalho. Mas alguma coisa deu errado. 
Alguns minutos depois, a bomba explodiu, transformando o robô num 
amontoado fumegante de aço retorcido. O especialista ficou assustado. 
Devia sua vida àquela máquina. 
Robôs Móveis 
Robôs móveis, ao contrário do robô industrial, ele pode se mover por si só, 
isto é, ele não é fixo, como o Braço Mecânico, por exemplo, mas pode andar de 
um lado para outro, por si só, sem o auxilio do homem. 
 
Ele é considerado como um ser mecânico com inteligência criada por 
mecanismos artificiais (inteligência artificial). Existem tipos de robôs que fazem 
quase o que um ser humano faz. 
 
Robôs Espaciais ou Robô de Exploração – São robôs que são usados para 
missões espaciais e em ouros planetas, com o objetivo de coletar amostras, tirar 
fotos, enviar informações etc.. Este tipo de robô têm ajudado muito a NASA nas 
pesquisa no planeta Marte, onde, normalmente, o ser humano não pode viver. 
 
Robôs móveis 
Tipos de robôs móveis 
 Veículos Terrestres 
Veículos de Exploração Espacial 
 Veículos Aquáticos 
 Veículos Aéreos 
VEÍCULOS TERRESTRES 
Veículos terrestres - indoor 
AGV- Veículos Autônomos Guiados 
Nova geração de Automatic Guided Vehicle da VOLVO usados para transportar 
blocos de motores de uma estação de montagem para outra. É guiado por um fio 
elétrico instalado no chão. Há cerca de 4000 AGV apenas nas fábricas da VOLVO. 
BR700 Cleaning Robot 
BR 700 cleaning robot desenvolvido e vendido por Kärcher Inc., Germany. Seu 
sistema de navegação é baseado em um sistema de sonar e giroscópio. 
http://www.kaercher.de 
Ambientes perigosos: 
 Robô Pioneer 
Robô Pioneer, teleoperado para explorar Sarcófago de Chernobyl 
Robôs de Pesquisa 
PIONEER 1 é um robô móvel modular com várias opções de acessórios como 
uma garra ou uma câmera on board. É equipado com uma biblioteca de 
navegação desenvolvida pelo Stanford Research Institute (SRI). 
http://www.activmedia.com/robots 
Forester Robot 
Ele foi projetado pela Pulstech para retirar madeira de florestas. A coordenação 
das patas é automatizada, mas a navegação é operada por seres humanos dentro 
do robô. http://www.plustech.fi/ 
Robôs de Pesquisa B21 
B21 da Real World Interface é um robô móvel com até 3 processadores Intel 
Pentium on board. 
 http://www.rwii.com 
Robô Educacional Khepera 
KHEPERA é um robô móvel pequeno para educação e pesquisa. Ele tem apenas 
60 mm de diâmetro. Módulos adicionais como câmeras e garras estão disponíveis. 
http://diwww.epfl.ch/lami/robots/K-family/ K-Team.html 
Robôs para Inspeção de Tubos 
ROBÔS DE EXPLORAÇÃO ESPACIAL 
NASA Sojourner Rover (1997) 
Sojourner, Primeiro Robô em Marte 
Sojourner foi usado durante a missão Pathfinder para explorar Marte em 1997. Ele 
foi quase completamente teleoperado da Terra, a menos de alguns sensores on 
board para detecção de obstáculos. 
Spirit e Opportunity (2004) 
Veículos de exploração espacial 
VEÍCULOS AQUÁTICOS 
ROV Tiburon Underwater Robot 
Robô ROV Tiburon para arqueologia submarina (teleoperado)- usado por MBARI 
para pesquisa no fundo do mar. 
VEÍCULOS AÉREOS 
Predator 
São zangãos mortíferos, carregados com bombas e equipados com radares. 
Guiados do centro de operações em Las Vegas, a milhares de quilómetros de 
distância, o "Predador" e o "Ceifeiro" são a maior esperança do serviço secreto 
norte-americano na guerra silenciosa contra os talibãs. 
 
ROBÔS MOVEIS COM PERNA 
Brooks @ MIT (1986-1991) 
Hannibal & Atilla 
Brooks @ MIT (1986-1991) 
DANTE 
 (1996) 
Robô de 6 pernas usado para explorar vulcões autonomamente (Carnegie Mellon 
University) 
ROBÔS HUMANÓIDES 
A primeira mulher biônica 
The first woman in the world has been fitted with a robotic arm that she can control 
with her thoughts. 
Claudia Mitchell, 26, from the US, lost her left arm in an accident. 
Her new arm lets her do things like do the dishes, fold clothes, and eat a banana. 
Sony Qrio (2003) 
Honda Walking Robot http://www.honda.co.jp/tech/other/robot.html 
Robôs de Entretenimento: 
Aibo da Sony 
Tamanho: 
Cerca de 25 cm 
Sensores 
Câmera colorida 
Microfone estéreo 
Mineração 
Robô mapeia mina no México. 
Conclusão 
Atualmente há 30 fabricantes de robôs nos Estados Unidos e mais de 500 em todo 
o mundo. 
Robótica vem se desenvolvendo como tecnologia há 60 anos. 
Robótica é uma tecnologia estratégica. 
 
GRAUS DE LIBERDADE 
Elementos principais de um manipulador (ou robô industrial) 
Braço e punho (arm-wrist) 
O braço é a parte do manipulador que está normalmente associada ao 
posicionamento (x, y, z) no espaço físico cartesiano, ou operacional. O punho 
afeta essencialmente a orientação (θ,φ,ψ) da garra, pinça ou outros end-effector. 
Todavia, é muito comum que haja efeitos cruzados – o braço afetar também a 
orientação e o punho, afetar a posição cartesiana. Estes componentes de um 
manipulador são constituídos por partes rígidas, os elos (links), ligadas entre si 
pelas juntas (joints) 
Tipos de Juntas 
Graus de Liberdade e graus de Mobilidade 
Graus de liberdade (degrees-of-freedom - DOF) é o número total de movimentos 
independentes que um dispositivo pode efetuar. Um cubo no espaço a 3 
dimensões pode deslocar-se ao longo dos três eixos, e também rodar em torno de 
cada um deles, dando assim um total de 6 graus de liberdade para a sua 
movimentação. 
Graus de Liberdade e graus de Mobilidade 
Cada braço humano, excluindo a mão e os dedos dispõe de 7 graus de liberdade 
Configurações de Robôs Manipuladores 
Tipos de robôs 
Manipuladores -Origem 
– Telemanipuladores – Mestre/Escravo 
– Máquinas de controle numérico 
Workspace e Tipos de Manipuladores 
 Quando se classifica um robô pela sua estrutura cinemática, isto é pelo seu 
espaço de trabalho temos 5 categorias: 
Cartesiana (PPP) 
Cilíndrica (RPP) 
Esférica (RRP) 
Articulado horizontal ou SCARA (RRP) 
Articulado vertical ou antropomórfico (RRR) 
 
Workspace e Tipos de Manipuladores 
Cartesiano (PPP) 
Workspace e Tipos de Manipuladores 
Cilíndrico (RPP) 
Workspace e Tipos de Manipuladores 
Esférico (RPP) 
Workspace e Tipos de Manipuladores 
Articulado Horizontal SCARA (RRP) 
Workspace e Tipos de Manipuladores 
Articulado Vertical (antropomórfico)(RRR) 
Representação e arranjo cinemático 
Freqüentemente, em diversa literatura existe uma simbologia própria para 
representar de uma forma padrão um manipulador e as suas juntas. A seguir 
ilustra-se um caso para um manipulador RRP e mais uma junta esférica. 
Configurações de manipuladores 
Robôs industriais estão disponíveis nos mais variados formatos, tamanhos, 
capacidades… 
A maioria dos robôs manipuladores disponíveis hoje foi construindo seguindo uma 
das seguintes configurações: 
Cartesiano (ou retangular ou linear) e Gantry 
Cilíndrico (ou Post-type) 
Esférico (ou Polar) 
Articulado (ou com juntas) 
SCARA 
Paralelos 
Manipuladores Cartesianos 
Movimento por meio de coordenadas cartesianas: 
Eixo x 
Eixo y 
Eixo z. 
As juntas 
prismáticas 
estão geralmente 
a 90 graus. 
Envelope de trabalho Cartesiano 
Manipulador 
Cartesiano 
 
Robôs tipo Gantry (Pórtico) 
Classificados como os 
cartesianos, mas 
funcionando com 
base em suportes 
paralelos na 
lateral. 
Lembram uma 
ponte rolante. 
Envelope de trabalho Gantry 
Manipulador Gantry 
Retangulares: Vantagens e Desvantagens 
Vantagens: 
Facilidade de visualização 
Facilidade de programação. 
Estrutura rígida. 
Grande área de trabalho em mesas. 
Desvantagens: 
Só pode alcançar na sua frente. 
Não alcançam o ponto acima do robô. 
Baixa relação envelope de trabalho para área ocupada. 
 
Manipuladores Cilíndricos 
Movimento por meio de coordenadas cilíndricas: 
Altura 
Rotação 
Extensão do 
braço 
Manipulador Cilíndrico 
Manipulador Cilíndrico 
Envelope de Trabalho Cilíndrico 
Cilíndricos: Vantagens e Desvantagens 
Vantagens: 
Consegue alcançar todo seu entorno. 
Eixos rígidos 
Eixos de rotação de fácil construção. 
Desvantagens: 
Não consegue alcançar o ponto imediatamente acima do manipulador. 
Não consegue ultrapassar obstáculos. 
Movimentos na horizontal são circulares. 
Manipuladores Esféricos (ou Polares) 
Movimento por meio de coordenadas polares: 
Rotação 
Tilt (balanço) 
Extensão 
do braço. 
Unimate era Esférico. 
Manipuladores Esféricos 
Envelope de Trabalho Esférico 
Esfericos: Vantagens e Desvantagens 
Vantagens: 
Grande alcance na horizontal. 
Desvantagens: 
Não consegue ultrapassar um obstáculo. 
Geralmente possuem pequeno alcance vertical. 
Manipuladores Articulados 
Manipulador com diversas juntas rotativas verticais, 
com eixos na horizontal. 
Funciona como uma escavadeira. 
Possui geralmente 3 juntas rotatórias que permitem atingir qualquer posição. 
PUMA é articulado. 
Manipuladores Articulados 
Envelope de Trabalho Articulado 
Articulado: Vantagens e Desvantagens 
Vantagens: 
Pode alcançar sobre ou sob obstáculos. 
A maior área de trabalho, com o menor área de alcance na mesa. 
Grande velocidade. 
Desvantagens: 
De duas a quatro maneiras de alcançar um ponto. 
É o manipulador mais complexo de todos. 
 
Manipulador SCARA 
Manipulador não tradicional, que possui juntas rotativas com eixos na vertical 
(juntas na horizontal). 
Criado para manipular objetos pequenos com precisão. 
Envelope de Trabalho SCARA 
SCARA: Vantagens e Desvantagens 
Vantagens: 
Grande área de trabalho em mesas. 
Pode alcançar atrás de obstáculos. 
Desvantagens: 
Duas maneiras de alcançar um ponto. 
Dificuldade de programação 
Complexidade grande do manipulador 
Manipulador Paralelo 
Tem geometria paralela. 
Alguns autores não os consideram manipuladores, por não ter a forma de um 
braço. 
Manipulador Paralelo 
Elementos dos sistemas robóticos - II 
T 
II - Sistemas de Robôs 
Planta 
Sistemas Lineares 
SISO / MIMO 
Introdução a Controle: 
Tipos de sistemas de controle. 
Tipos de controladores. 
Arquiteturas de Controle: 
Hierárquicas. 
Reativas. 
Híbridas. 
II - Sistemas de Robôs 
Sistema de robôs 
Conjunto de elementos interrelacionados , onde cada elemento afeta o 
comportamento dos demais 
Planta, é todo um sistema físico onde se observa um determinado comportamento 
denominado resposta decorrente de uma excitação. 
Sistemas de Robôs 
Conforme a figura abaixo 
U(t) é a ação aplicada ao sistema (sinal de entrada) e é denominada de excitação; 
Y(t) é a ação obtida do sistema ( sinal de saída ) e é denominada de resposta. 
Sistemas robóticos 
Exemplo 
Um determinado volume de um líquido está contido num recipiente. Uma fonte de 
energia térmica é colocado perto do recipiente com líquido e este por sua vez 
começa a aumentar a temperatura. 
Trata-se de um sistema estático, e sua resposta é caracterizada pela temperatura 
do líquido e a sua entrada pela energia térmica aplicada no sistema. 
II – Sistemas robóticos 
Na dinâmica do sistema de uma planta as grandezas mensuráveis envolvidas, 
estão relacionadas entre si de acordo com o sinal de saída em função da sua 
entrada. O sinal de entrada é genericamente, uma variável temporal 
II – Sistemas robóticos 
Muitas vezes a relação de entrada e saída é explicitada mediante um gráfico 
No caso de um sistema térmico se for aplicado uma energia térmica constate a 
temperatura aumenta exponencialmente. 
No caso de uma alavanca o torque de saída será n vezes maior ou menor 
dependendo do ponto de apoio na alavanca. 
II – Sistemas robóticos 
As vezes é possível expressar a relação entre a resposta e a excitação em forma 
de função matemática. Dependendo do sistema a função pode ser um sistema de 
equações algébricas, ou uma equação diferencial. 
Genericamente, é possível expressar essa relação matemática na forma 
y(t)=h[u(t)] 
As vezes é possível achar o quociente entre a saída e a entrada. Essa relação é 
conhecida como função transferência. 
II – Sistemas robóticos 
Sistemas lineares e não lineares 
O comportamento de uma planta é absolutamente determinada por essa 
característica. 
Como dica para reconhecer se um sistema é linear ou não, pode se observar o 
gráfico que representa o comportamento da saída do sistema em estado estável. 
Se esse gráfico é uma reta, então o sistema é linear. 
II – Sistemas robóticos 
Outra classificação de plantas refere-se ao número de entradas e saídas: 
SISO (Single Input – Single Output) uma entrada e uma saída. Ex: sistema térmico 
descrito anteriormente. 
MIMO (Multiple Input – Multiple Output), várias entradas e várias saídas. Ex : 
Braço robótico, 
Obs: caso o sistema tenha várias entradas e várias saídas, porém se cada saída 
depende somente de uma entrada e sempre independente das outras então é um 
conjunto de sistemas SISO. 
Overshoot 
Estabilidade 
EXERCÍCIOS 
Marque com X a resposta correta. 
Exercício 1 
Os robôs são espécies de máquinas: 
a) ( ) APT; 
b) ( ) CNC; 
c) ( ) CPU; 
d) ( ) DOS. 
Exercício 2 
Os robôs desenvolvem principalmente atividades de: 
a) ( ) usinagem; 
b) ( ) montagem; 
c) ( ) soldagem, manipulação de peças e pinturas; 
d) ( ) soldagem e corte. 
Exercício 3 
Cada movimento do robô corresponde a um: 
a) ( ) ponto móvel; 
b) ( ) grau de auxílio; 
c) ( ) ponto flexível; 
d) ( ) grau de liberdade. 
Exercício 4 
A programação de um robô pode ser: 
a) ( ) input ou output; 
b) ( ) ordenada ou alterada; 
c) ( ) contínua e alternada; 
d) ( ) off-line ou on-line. 
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 
Do que deriva a palavra ROBÔ? 
Quando e por que utilizar um robô? 
Faça um comparativo entre a substituição de um homem por um robô relatando 
seus pró e contras. 
Defina resumidamente como podemos fazer uma classificação dos robôs. 
Quais as principais diferenças (vantagens e desvantagens) entre a robótica fixa e 
a móvel.