CETEB_ CE Robotica-mt

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Curso: Mecatrônica Módulo: II Carga Horária: 
Docente: Turno: Turma: 
Material Instrucional especialmente elaborado 
pelo Prof. Paulo para uso exclusivo do CETEB-
CA. 
 
 4 
SUMÁRIO 
 
CONCEITOS BÁSICOS 6 
INTRODUÇÃO 6 
O QUE É ROBÓTICA ? 7 
OPERAÇÃO 8 
ARQUITETURA DE UM MANIPULADOR ROBÓTICO 9 
O MANIPULADOR 10 
RESOLUÇÃO, REPETIBILIDADE, PRECISÃO 16 
DESCRIÇÃO DE POSIÇÃO E ORIENTAÇÃO 16 
CINEMÁTICA 17 
VELOCIDADES, FORÇAS ESTÁTICAS, SINGULARIDADES 18 
ESTÁTICA 19 
DINÂMICA 19 
GERAÇÃO DE TRAJETÓRIA 19 
SEGURANÇA 22 
APLICAÇÕES INDUSTRIAIS DE ROBÔS 23 
SOLDAGEM 23 
APLICAÇÃO DE FLUIDOS 24 
MONTAGEM 25 
PROGRAMAÇÃO E SIMULAÇÃO DE ROBÔS 25 
PROGRAMAÇÃO POR APRENDIZAGEM 27 
PROGRAMAÇÃO OFF-LINE 29 
ROBÔ 30 
MODELO E SISTEMA DE PROGRAMAÇÃO 30 
LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO DE ROBÔS INDUSTRIAIS 30 
SIMULAÇÃO DE ROBÔS 32 
SIMULADORES COMERCIAIS 33 
SOFTWARES EDUCACIONAIS 33 
EXEMPLOS 34 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 34 
ANEXO I 35 
O ROBÔ DIDÁTICO - SCORBOT - ER III 35 
SEGURANÇA COM O ROBÔ DIDÁTICO 36 
COMPONENTES DO ROBÔ DIDÁTICO SCORBOT - ER III 37 
O BRAÇO MECÂNICO 37 
CÁLCULO DA TAXA DE TRANSMISSÃO 38 
TRANSMISSÕES DO SCORBOT-ER III 40 
O CONTROLADOR 43 
INTRODUÇÃO AOS TIPOS DE CONTROLE 44 
ENCODERS ÓTICOS 46 
ENTRADAS E SAÍDAS 49 
A COMUNICAÇÃO ENTRE O ROBÔ E SEU AMBIENTE. 49 
PONTO DE INICIALIZAÇÃO DO ROBÔ (ROBOT HOME) 52 
UTILIZANDO SCORBASE PARA OPERAR O ROBÔ 53 
PRINCÍPIOS DE OPERAÇÃO 53 
MOVENDO AS ARTICULAÇÕES DO ROBÔ 55 
RUN PROGRAM MENU 59 
USO DA LINGUAGEM SCORBASE NÍVEL 1 59 
MENU DE MANIPULAÇÃO DE PROGRAMAS (SALVAR, CARREGAR E DELETAR) 62 
EXECUTANDO PROGRAMAS VIA RUN PROGRAM MENU 62 
USOS DO SCORBASE NÍVEL 2 62 
 
 5 
ESCRITA DE PROGRAMAS VIA MENU EDITOR DE PROGRAMA (OFF-LINE) 63 
USOS DO SCORBASE NÍVEL 3 64 
"HARD HOME" 65 
ESCREVENDO UM PROGRAMA PARA LOCALIZAÇÃO 65 
ANEXO II 70 
ELEMENTOS DE HARDWARE 70 
MOTOR DE PASSO 70 
SENSORES 75 
O QUE É SENSOR CA? 82 
O QUE É SENSOR CA / CC? 82 
SENSORES CA MODELOS WA E WF: 82 
SENSORES CA MODELOS W3A E W3F: 82 
SENSORES CA / CC MODELOS UA E UF: 82 
SENSORES CA / CC MODELOS UZA E UZF: 83 
EXERCÍCIOS 87 
 
 6 
Conceitos Básicos 
 
Introdução 
 
Robôs são uma idéia antiga. Por volta de 3500 
A.C. entidades da mitologia grega como Efestus e 
Pigmalion, incorporam a idéia de robos 
inteligentes. Em 270 A.C. Ctesibius da Grécia 
construiu relógios d’água com figuras móveis. 
Entre 1452-1419 Leonardo Da Vinci imaginou 
robôs humanóides para proteger castelos (figura 
1), mas que por falta de tecnologia apropriada 
não chegaram a ser construídos. 
A palavra robô vem da palavra tcheca "Robota", 
que significa trabalho escravo. 
Ela foi utilizada pela primeira vez em uma peça 
teatral de Karel Capek (vide figura 2). A peça de 
1921 era chamada "Robôs Universais de 
Russum"e tratava sobre a hoje clássica estória de 
robôs que rebelam-se contra a humanidade. 
Nos anos 40 Isaac Asimov cunhou a palavra 
robótica, para designar o campo científico que 
aborda os robôs. Desde então, muitos filmes e 
programas de televisão (figura 3) tem feito as 
pessoas imaginarem robôs como sendo máquinas 
humanóides dotadas de elevada inteligência 
sempre prontas para rebelar-se contra a 
humanidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig 1 – Robo Humanóide e desenhos de DaVinci 
 
Figura 2- Cartaz e o robo da peça de Karel Capek. 
Existem várias definições históricas sobre os robôs. 
Por robôs entendemos ser uma máquina flexível programável com 
a qual um objeto pode ser movido para um local definido no 
espaço, ou com o qual pode ser realizados uma trajetória com este 
objeto para realizar uma determinada tarefa. 
Definição 
 
 7 
Porém, robôs reais são bem diferentes dos robôs da ficção científica. 
 
O que é Robótica ? 
Robótica é um campo vasto que necessita de conhecimentos de Eletrônica, Mecânica, 
Computação, Controle, Psicologia, etc. Usualmente os robôs são tidos como 
causadores de desemprego. No entanto, o que ocorre na maioria dos casos é que os 
robôs modificam a posição dos postos de trabalho na linha de produção. Com os 
robôs, toda a linha de produção torna-se mais rápida, demandando mais pessoas para 
embalagem dos produtos, venda da produção maior, compra de mais matéria prima, 
programação e alimentação dos robôs e outras tarefas que não podem ser 
automatizadas. 
 
Classificação 
Os robôs podem ser classificados quanto à sua estrutura mecânica, quanto á sua 
geração tecnológica e quanto à participação do operador humano em seu 
funcionamento. 
 
Quanto à estrutura mecânica 
Segundo a Federação Internacional de Robótica (IFR), as principais configurações são 
as seguintes: 
1. Robôs de coordenadas cartesianas (pórticos) 
2. Robôs de coordenadas cilíndricas 
3. Robôs de coordenadas esféricas 
4. Robô SCARA 
5. Robôs de articulados ou antropomórficos 
6. Robôs paralelos 
Os robôs relacionados nos itens 1 a 6 serão melhor descritos mais a adiante. 
Os robôs paralelos apresentam uma configuração tipo plataforma e mecanismos em 
forma de cadeia cinemática fechada. O volume de trabalho resultante é 
aproximadamente esférico. 
 
Quanto à geração tecnológica 
Segundo RIVIN (1988) e ROSEN (1985), podemos classificar os robôs segundo a sua 
geração tecnológica. 
 
1ª GERAÇÃO – robôs denominados de “seqüência fixa”, os quais, uma vez 
programados, repetem sempre a seqüência de operações. Para realizar uma 
operação diferente tem que ser reprogramados. São incapazes de obter qualquer 
informação sobre o ambiente de interação do robô na fabrica. Este ambiente deverá 
estar completamente estruturado (parametrizado), pois as operações exigem um 
posicionamento preciso dos objetos a serem trabalhados. A maioria dos robôs 
industriais pertence a esta geração. 
2ª GERAÇÃO – possuem recursos computacionais e sensores que permitem ao robô 
agir em um ambiente parcialmente estruturado, calculando em tempo real os 
parâmetros de controle para a realização dos movimentos. Atividades como pegar 
uma peça deslocada de sua posição ideal ou reconhecer uma peça a ser manipulada, 
dentre um conjunto de peças variadas. 
3ª GERAÇÃO – Apresentam inteligência suficiente para se conectar com outros robôs 
e maquinas armazenar programas e se comunicar com outros sistemas 
computacionais. É capaz, por exemplo, de tomar decisões em operações de montagem, tais como montar 
uma adequada combinação de peças, rejeitar peças defeituosas e selecionar uma combinação correta de 
tolerâncias. No entanto, o emprego desse tipo de robô ainda em processos industriais ainda é incipiente. 
 
(a) Os Jetson’s (69) 
 
(b) Star Wars 
 
(c) Robots 
 
(d) Lost in Space 
 
(e) Short Circuit 
 
(f) Android Jonnhy Walker 
2005 
 
(g) I Robot 
Fig 3 
 
 8 
Quanto à participação de operador humano 
O grau de envolvimento com o operador humano no processo de controle de um sistema robótico é 
determinado pela complexidade que o meio de interação apresenta e pelos recursos disponiveis para o 
processamento dos dados necessários à execução das tarefas. 
Caso o ambiente seja estruturado, onde os parametros necessários à operacionalidade do sistema possam 
ser identificados e quantificados, é possivel estabelecer um sistema de controle capaz de gerenciar e 
monitorar tarefas com a mínima paarticipação do operador, é o chamado Sistema Robótico. A maioria das 
atividades industriais automatizadas, como soldagens por ponto ou contínua, fixação de circuitos integrados 
em placas, pintura de superfícies, movimentação de objetso e montagens de peças, operam em ambientes 
estruturados. 
Com o ambiente não-estruturado, surge a dificuldade de quantificar determinados parametros do processo 
ou por possuirem elevado custo para obtê-los, dentro de certas especificações, a utilização do poder 
decisório do operador no gerenciamento do sistema de controle torna-se fundamental para a realização das 
tarefas determinadas. Neste caso o sistema é classificado como Tele operado 
Sistema tele operados, são normalmente utilizados em mineradoras,recuperação de satélites, manipulação 
de material radioativo ou tóxico, exploração de petróleo e gás em plataformas maritimas. 
Podemos ter ainda: 
 
Robôs industriais: são os utilizados em linha de produção para movimentação de peças, pintura, soldagem, 
etc. Normalmente são constituídos por um braço articulado, uma unidade de controle, um "teaching-pad" 
(teach-pendant), uma unidade de potência e muitas interfaces para conexão do robô com periféricos segundo 
a tarefa. 
Robôs móveis: são os que podem se movimentar autonomamente no chão ou no espaço. Obviamente, um 
robô estacionário pode ser tornado móvel se montado em uma plataforma móvel, mas freqüentemente o 
termo robô móvel é utilizado para referir-se apenas a plataforma móvel. 
Robôs de serviço: são os desenvolvidos para realizar tarefas específicas, como aspiração de pó, auxílio a 
pessoas idosas ou deficientes, limpeza de navios e aviões, corte de grama, tosquia de ovelhas, etc. 
 
Operação 
A operação de robô industrial engloba uma série de tarefas de menor ou maior grau de complexidade. O 
termo operação pode se referir a operação simples de carregar um programa para que o robô realize uma 
tarefa específica; ajustar parâmetros do programa para o robô execute um trabalho um certo número de 
vezes ou com um tipo especifico de ferramenta, mas também pode se referir à tarefas complexas como 
calibração ou estabelecimento do posto de trabalho do robô. 
Uma das principais preocupações da industria é com as tarefas mais simples que, via de regra, podem ser 
desempenhadas por pessoal com pouca qualificação profissional e que são executadas com muita 
freqüência. Para maximizar o lucro o industrial geralmente procura-se empregar na operação de robôs 
operadores de máquina sem capacitação profissional. Isso traz a necessidade de uma melhoria 
(simplificação) da interface homem-máquina com o objetivo de facilitar o uso desta interface sobre tudo nas 
operações cotidianas: colocar o robô em execução de uma rotina repetitiva; contornar situações de erro (por 
exemplo: parada ocasionada por colisão); ligar o desligar o robô. 
Tarefas mais sofisticadas como: instalação, manutenção e calibração; requerem o emprego de mão-de-obra 
especializada e, por isso, implicam em um gasto maior. Há um segmento de mercado significativo para 
prestação deste serviço já que, no geral, não vale a pena para o industrial que aplica robôs em sua planta 
manter uma equipe de especialistas. 
 
 
 9 
 
Arquitetura de um Manipulador Robótico 
 
 
Figura 4 - Arquitetura típica de um manipulador robótico. 
 
Estação de Trabalho: Computador que implementa a interface amigável com o operador. Permite a 
programação das tarefas a serem executadas pelo braço. Através dela o programa é carregado no 
Controlador de Robô. Pode ser compartilhada por outras máquinas que componham a célula de trabalho. 
Teach Pendant (Apêndice de Ensino): interface homem-máquina (conhecido simplesmente como IHM) ligada 
por um cabo ao controlador do robô e equipada com teclas de funções que permitem que as juntas do robô 
sejam acionadas independentemente. A seqüência de movimentos pode ser gravada e utilizada pelo 
controlador para repetir a tarefa “ensinada”. 
Controlador do Robô: Computador dedicado que interpreta o programa, executando as tarefas programadas 
através de algoritmos de controle das juntas do robô. Estes algoritmos comparam a posição real das juntas 
fornecida pelos sensores com a posição que estas deveriam ter para realizar as tarefas programadas, 
determinando o esforço que deve ser aplicado pelos atuadores de modo a corrigir eventuais desvios na 
execução das tarefas. 
Acionamento: circuitos de potência comandados pelo Controlador de modo a aplicar nos atuadores a 
energia necessária para realizar os movimentos programados. 
Aquisição de dados: Circuitos de condicionamento e conversão analógico/digital dos sinais fornecidos pelos 
sensores. Transformam a informação provinda nos sensores num código numérico manipulávél pelo 
Controlador do Robô. 
Sensores: Detectam posição e velocidade do robô ou a força exercida pela ferramenta. 
 
Sensores de posição: detectam a posição das juntas do manipulador. 
• Potenciômetros: tensão é proporcional ao ângulo da junta. 
• Resolvers: tensão é proporcional ao ângulo da junta. 
• Encoders: ângulo da junta codificado digitalmente. 
o Incrementais: contam pulsos correspondentes a incrementos angulares. 
o Absolutos: fornecem diretamente o código binário correspondente ao ângulo. 
 
Sensores de velocidade: detectam a velocidade das juntas do manipulador. 
• Tacômetros: tensão é proporcional à velocidade da junta. 
 
Sensores de torque e força: detectam o torque e a força aplicados pela garra. 
• Células de carga: tensão proporcional ao esforço na sua superfície. 
 
 10 
Atuadores: Realizam a conversão da energia disponível em energia mecânica para movimentar o braço. 
Podem ser elétricos, pneumáticos ou hidráulicos. 
 
• Elétricos: motores elétricos (de passo, servos CC ou CA) 
o Usados em robôs de médio porte. 
o Maior precisão. 
o Permite controle preciso e eficiente 
o Envolve estruturas simples e de fácil manutenção 
o Não requer fonte de energia cara 
o Custo relativamente baixo 
o É sujeito a danos devido a cargas pesados o bastante para parar o motor 
o É incapaz de manter um momento constante em velocidades variáveis de revolução 
o Tem uma baixa razão de potência de saída em relação ao peso do motor 
 
• Pneumáticos: utilizam um gás a pressão para movimentar o braço ou músculos artificiais (ligas de 
Nitinol). 
o Usados em robôs de pequeno porte. 
o Baixa precisão. Limitados a operações do tipo pega-e-coloca. 
o Permite operação em altas velocidades. 
o Precisão pouco apurada. 
o Pode manter um momento constante (menor do que o acionamento hidráulico). 
o Está sujeito a vibrações momentâneas no braço. 
o Fácil manutenção 
o Custo relativamente baixo 
 
• Hidráulicos: utilizam um fluido a pressão para movimentar o braço. 
o Usados em robôs grandes. 
o Grande potência e velocidade, mas baixa precisão. 
o Mantém um momento alto e constante sob uma larga faixa de velocidades 
o Requer uma fonte de energia cara 
o Permite precisão de operação, algo menos que acionamento elétrico, mas mais que o pneumático. 
o Requer cara e extensiva manutenção. 
o Pode manter alto momento sobre longo período de tempo. 
o As válvulas devem ser precisas e são caras. 
o Está sujeito a vazamentos de óleo do sistema. 
 
O Manipulador 
 
Figura 5 – O Braço manipulador e o equivalente esquemático 
 
 
 
 11 
Manipulador é o conjunto de corpos rígidos, (chamados elos), interligados em uma cadeia cinemática aberta 
através de juntas, as quais são acionadas por atuadores de modo a posicionar a extremidade livre da cadeia 
(órgão terminal, efetuador, garra ou ferramenta) em relação à outra extremidade, que é fixa (base do 
manipulador). 
 
Juntas 
Junta é a interligação entre dois elos que permitem o movimento relativo entre os mesmos numa única 
dimensão ou Grau de Liberdade. 
 
• Juntas rotacionais : Permite a mudança da orientação 
relativa entre dois elos. 
• Juntas prismáticas: Permite a mudança da orientação 
relativa entre dois elos. 
• Juntas esféricas: Tentam agregar as funcionalidades dos 
tipos acima, mas são dificeis de implementar. 
 
Características das juntas 
 
Prismáticas: 
As juntas prismáticas construtivamente são mais complexas 
que as rotacionais, mas devido a sua tecnologia ser a 
mesma aplicada na construção de máquinas-ferramenta 
apresentam maior rigidez e precisão. 
O movimento relativo entre dois elementos de uma junta 
aplicada em robótica é obtido através da interposição de 
dois elementos deslizantes de modo a minimizar a 
resistência ao movimento devido ao atrito. Esta escolha é 
imposta por dois motivos fundamentais: 
Os movimentos do robô se caracterizam por uma 
seqüência de partidas e paradas onde somente a presença 
de rolamentos pode gerar um baixo atrito; 
Operacionalmente se requer no robô uma capacidadede realizar movimentos rápidos com pequenas forças 
motrizes. 
 
Rotacionais: 
A construção de juntas rotacionais é realizada com componentes padronizados dos fabricantes de 
rolamentos. Construtivamente as juntas prismáticas são realizadas com guias de roletes ou de bússolas 
esféricas. As juntas rotacionais são sempre mais compactas. 
 
Juntas principais e secundárias 
Essa divisão em dois grupos com funções distintas, principais e secundárias, remete a uma especialização 
na estrutura das juntas. 
 
Braço – a estrutura do braço pode utilizar juntas “P” e “R”. Os elementos componentes possuem determinado 
comprimento. 
 
 
(a) Rotacional. (b) Prismática. 
 
 
(c) Esférica 3GL. (d) Esférica. 
Figura 4: Tipos de juntas. 
Graus de liberdade é número de movimentos distintos 
que o braço pode realizar. 
Normalmente o número de graus de liberdade iguala-se 
ao número de juntas. 
Definição 
 
 12 
Pulso - no pulso somente juntas “R”; elementos sem dimensão; os eixos de rotação das três juntas se 
encontram em um ponto. 
 
Considerando um robô com seis graus de liberdade temos como: 
 
• Graus de liberdade principais (braço do robô): Conjunto dos três primeiros elos do manipulador e 
suas juntas correspondentes. Determina predominantemente a posição da ferramenta. Requer atuadores 
mais potentes. 
• Graus de liberdade secundários (pulso do robô): Conjunto dos três últimos elos do manipulador e 
suas juntas correspondentes. Determina predominantemente a orientação da ferramenta. 
 
Ferramentas 
Parte do manipulador usada para interagir com objetos presentes no espaço de trabalho. 
 
Garras : Ferramentas específicas para pegar objetos. Podem ser: 
• Garras Mecânicas: pegam pressionando o objeto entre dedos (que podem ser intercambiáveis). 
o Por movimento pivotante. 
o Por movimento linear. 
o Mãos antropomórficas. 
• Garras de Sucção: pegam através da criação de um vácuo entre a garra e a peça. 
o Requerem superfícies limpas e sem furos. 
• Garras Magnéticas: pegam através da atração magnética entre a garra e a peça. 
o São rápidas, independem da forma e dos orifícios da peça. 
o Funcionam apenas com materiais ferromagnéticos, podem pegar peças indesejadas e podem deixar 
magnetismo residual nas mesmas. 
o Aquelas a imã permanente requerem dispositivo para soltar a peça. 
• Garras Adesivas: pegam pelo contato com substância adesiva (que deve ser renovada de tempos em 
tempos). 
• Garras Balões: pegam objetos côncavos através da pressão ao serem inflados. 
 
 
(a) com dois dedos. (b) com três dedos. (c) para objetos delicados. 
 
(d) para objetos circulares. (e) articulada. (f) com ventosas. 
Figura 6: Modelos de Garras. 
 
 
 
 
 13 
Ferramentas Especiais: possuem finalidades diversas. 
• Pinças para soldagem a ponto. 
• Tocha Arco, Maçaricos e Pistolas de pintura. 
• Mandris e Perfuração. 
• Polimento e Retífica. 
• Aplicadores de cola ou resina. 
• Ferramentas de corte por jato de água. 
• Carregamento e Movimentação 
 
A avaliação dos tipos de articulações e seu arranjo permitem 
ao projetista estimar a área de atuação do robô, rigidez 
mecânica a facilidade de controle do braço, possibilitando 
qual tarefa serão mais apropriadas para cada tipo de robô. O 
movimento das articulações capacita o robô a mover seu 
atuador para qualquer ponto na sua área de atuação, mas 
não habilita o controle da orientação do atuador no espaço; 
cuja importância não se restringe somente ao alcance à peça. 
Essa tarefa pode ser realizada adicionando-se articulações 
para o pulso do braço, dando um maior grau de liberdade. A 
partir disso, o robô fica habilitado a realizar os seguintes 
movimentos: 
• Pitch – movimento para cima e para baixo; 
• Roll – movimento de rotação no sentido horário e anti-horário; 
• Yaw – movimento para a esquerda e direita. 
 
Configurações Cinemáticas 
Configuração Articulada (RRR) - Articulada vertical 
 
Figura 8 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7: Três juntas rotacionais 
substituindo a junta de esfera e encaixe 
Espaço de Trabalho: Ou volume de trabalho, é a fronteira exterior 
de todos os pontos que um robô pode alcançar com seu efetuador. 
Envelope de Trabalho: é a superfície desse espaço de trabalho, 
ou seja, os pontos de alcance máximo do robô. 
Definição 
 
 14 
Configuração Esférica (RRP) 
 
Figura 9 
Configuração SCARA (RRP) - Articulada horizontal 
SCARA significa Selective Compliance Assemlby Robotic Arm (Braço Robótico de Montagem de 
conformidade seletiva). Tem este nome porque o robô apresenta uma flexibilidade estrutural maior no plano 
horizontal do que no plano vertical, facilitando operações de montagem com inserções verticais de pinos. 
 
Figura 10 
Configuração Cilíndrica (RPP) 
 
Figura 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 15 
Configuração Cartesiana (PPP) 
 
Figura 12 
 
Aplicações Práticas dos Graus de Liberdade 
Os seis graus de liberdade não são necessários em muitas aplicações práticas. O número de graus de 
liberdade, portanto deve ser apenas o suficiente para atender as especificações de trabalho. 
 
Robôs a quatro graus de liberdade 
São utilizados em operações de montagem onde a união 
das partes pode ser obtida com uma seqüência de 
inserções verticais. Neste caso três graus de liberdade, 
translação ao longo dos eixos x e y e rotação em torno do 
eixo vertical permitem posicionar e orientar um objeto no 
plano, enquanto uma translação em torno do eixo vertical 
permite uma operação de encaixe (inserção). 
 
Robôs a três graus de liberdade 
Um robô a três graus de liberdade pode sempre substituir 
um de quatro graus quando as peças a serem montadas forem cilíndricas 
(eixos). Neste caso a possibilidade de rotação em torno do eixo vertical 
torna-se dispensável. 
 
Robôs a cinco graus de liberdade 
Um robô a cinco graus de liberdade poderá sempre substituir um de seis 
graus quando as peças tiverem simetria axial, como objetos cilíndricos. 
Casos em que se torna supérfluo o movimento de rotação em torno de 
seus eixos de simetria. 
 
 
Figura 13 
 
Figura 14 
 
 16 
Resolução, Repetibilidade, Precisão 
 
Resolução: É o menor movimento incremental de uma junta, normalmente detectável pelo dispositivo de 
medição. 
Exemplo, se o codificador tiver 180 incrementos então sua resolução será de 180 incrementos por volta ou 
seja 360º/180 = 2º. 
Esta é a resolução angular, que pode ser convertida em resolução espacial, em função do comprimento da 
junta: Res_Espacial = L*sen(Res_Angular) 
 
Repetibilidade: Traduz a diferença de 
posição (linear em geral) com que o robô 
volta a recolocar-se num ponto especifico. 
 
Precisão: Traduz a diferença entre uma 
posição realmente atingida e a posição 
desejada pela programação. Está 
relacionada com a resolução e por certo não 
poderá ser melhor que o valor daquela (ou 
+/- metade) – afetado pela carga 
transportada e variável conforme a zona de 
espaço de trabalho. 
Um outro fator que influencia grandemente a 
precisão e a repetibilidade é a resolução do 
controlador. Entende-se por resolução do 
controlador o menor incremento de 
movimento que o controlador pode "sentir". 
Matematicamente, é dada pela expressão: 
 
Distância total percorrida pela junta 
Res_controle = 
2n 
 
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. 
 
Descrição de posição e orientação 
No estudo de robótica nós estamos constantemente preocupados com a localização de objetos no espaço 
tridimensional. Estes objetos são os segmentos do manipulador, as peças e ferramentas com que ele 
trabalha, e outros objetos no ambiente do manipulador. De uma forma bem simples, mas não menos 
importante, estes objetos são descritos através deapenas dois atributos: sua posição e orientação, em 
termos de pontos. 
Para que se possa localizar este ponto no espaço é necessário considerar a existência de um sistema de 
coordenadas, daí, de que maneira nós podemos representar estas quantidades. É importante observar que 
neste curso não iremos manipulá-las matematicamente. 
 
Boa Precisão 
Boa repetibilidade 
Má Precisão 
Boa repetibilidade 
 
Boa Precisão 
Má repetibilidade 
Má Precisão 
Má repetibilidade 
Figura 15 
 
 17 
Para descrever a posição e orientação de um corpo no espaço 
nós atrelaremos sempre um sistema de coordenada, ou frame, 
rigidamente ao objeto. Então, nós descrevemos a posição e 
orientação deste frame com relação a algum sistema de 
coordenada de referência (Figura 16). 
Desde que qualquer frame pode servir como um sistema de 
referência em relação as qual nós expressamos a posição e 
orientação de um corpo, nós freqüentemente teremos que 
transformar ou mudar a descrição destes atributos de um corpo 
de um frame para outro. 
 
Cinemática 
Cinemática é a ciência do movimento que trata o movimento sem levar em conta as forças que o causam. 
Dentro da ciência da cinemática estudamos a posição, velocidade, aceleração. 
Conseqüentemente, o estudo da cinemática de manipuladores se refere a todas as propriedades geométricas 
e baseadas no tempo do movimento. Manipuladores são constituídos de segmentos quase rígidos que são 
conectados por articulações ou juntas que permitem movimento relativo de segmentos vizinhos. Estas juntas 
normalmente são instrumentadas com sensores de posição que permitem medir a posição relativa de 
segmentos vizinhos. O valor medido é chamado de variável de junta e mede o deslocamento de um 
segmento em relação ao outro. No caso de juntas rotativas ou de revolução, estes deslocamentos são 
chamados ângulos de junta. Alguns manipuladores contêm juntas prismáticas ou deslizantes nas quais o 
deslocamento relativo entre segmentos é uma translação, às vezes chamado de offset de junta. 
O número de graus de liberdade (DOF – degrees of freedom) que um manipulador possui é o número de 
variáveis de posição independentes que teriam que ser especificadas para localizar todas as partes do 
mecanismo. Este é um termo geral usado para qualquer mecanismo. Por exemplo, um encadeamento de 
quatro-barras tem só um grau de liberdade (embora haja três membros que se movem). No caso de robôs 
industriais típicos, porque um manipulador normalmente é que 
um cadeia cinemática aberta e porque cada posição é definida 
normalmente com uma única variável, o número de juntas é igual 
ao número de graus de liberdade. 
No extremo livre da cadeia de segmentos que compõem o 
manipulador está o efetuador (end-effector). Dependendo da 
aplicação planejada para o robô, o efetuador pode ser uma garra 
(gripper), uma tocha de soldagem (weld torch), um eletroímã ou 
outro dispositivo. Nós geralmente descrevemos a posição do 
manipulador dando uma descrição do frame da ferramenta (tool 
frame) que é atrelado ao efetuador, relativo ao frame da base 
(base frame) que é atrelado à base de imóvel do manipulador 
(Figura 17). 
 
Cinemática Direta 
Um problema básico no estudo de manipulação mecânica é o da cinemática direta, que pode ser dividida em 
dois problemas: 
1. O problema estático e geométrico de calculo da posição e orientação do efetuador em relação ao 
sistema de coordenadas fixas, dadas as posições de todas as articulações ou seja, trata-se de computar a 
posição e orientação do frame da ferramenta relativo ao frame da base. 
2. O problema do robô manipulador em movimento, onde se deseja calcular a velocidade linear e 
angular do efetuador, dadas as posições e velocidades de todas as articulações. 
 
 
 
 
 
Figura 16 – Sistemas de Coordenadas 
ou frames são atrelados ao manipulador 
e outros objetos no ambiente 
 
Figura 17 – Equações cinemáticas 
descrevem o frame da ferramenta em 
relação ao frame da base como uma 
função das variáveis de junta 
 
 
 18 
Cinemática Inversa 
O problema cinemática inversa é proposto como segue: dado a posição e orientação do efetuador do 
manipulador, calcule todos os possíveis vetores de ângulos de junta que poderiam ser usados para atingir 
esta determinada posição e orientação. Este é um problema fundamental para o uso prático de 
manipuladores. 
O problema da cinemática inversa não é tão simples quanto o da cinemática direta. Porque as equações 
cinemática não são lineares, a solução delas sempre é mais difícil ou até mesmo impossível em uma forma 
fechada. Também surgem questões quanto à existência de uma solução e de soluções múltiplas. 
A existência ou não existência de uma solução para a cinemática definem o espaço de trabalho (workspace) 
de um determinado manipulador. A falta de ao menos uma solução, ou seja a inexistência de qualquer 
solução, significa que o manipulador não pode atingir a posição e orientação desejadas porque caem fora do 
workspace do manipulador. 
 
Velocidades, Forças estáticas, Singularidades 
Além de lidar com problemas de posicionamento estáticos, nós 
podemos desejar analisar os manipuladores em movimento. 
Freqüentemente, executando a análise de velocidade de um 
mecanismo é conveniente definir uma quantidade matricial 
chamada de Jacobiano, ou matriz Jacobiana do manipulador. 
O Jacobiano especifica um mapeamento de velocidades no 
espaço de junta para velocidades no espaço Cartesiano (Figura 
18). a natureza deste mapeamento muda com variação na 
configuração do manipulador. Em certos pontos, chamados de 
singularidades, este mapeamento não é inversível. Uma 
compreensão detalhada do fenômeno é importante para os 
projetistas e usuários de manipuladores. Manipuladores nem 
sempre se movem pelo espaço livre; às vezes eles também 
devem fazer contato com uma peça ou superfície de trabalho e 
aplicar uma força estática. 
Neste caso surge um problema: 
“Dada uma força de contato e momento desejados, o que determina quais torques de junta são exigidos para 
gerá-los?” Mais uma vez, a matriz de Jacobiana do manipulador surge muito naturalmente na solução deste 
problema. 
Na prática sempre fazemos uso de pontos de aproximação para garantir que os parametros não sejam 
ultrapassados. 
 
Figura 18 – Relação geométrica entre a 
taxa de variação da variável de junta e a 
velocidade de efetuador pode ser 
descrita por uma matriz chamada de 
Jacobiano 
Por espaço Cartesiano nós queremos dizer o espaço no 
qual a posição de um ponto é determinada com três números, e na 
qual a orientação de um corpo é determinada com três números. 
Às vezes é chamado espaço de tarefa ou espaço operacional. 
Definição 
 
 19 
Estática 
Os robôs manipuladores nem sempre estão em movimento, 
algumas vezes eles são utilizados para pegar objetos ou 
trabalhar em contato com uma superfície e assim aplicar um 
esforço estático; nesta situação surge um problema: dada 
uma força e um momento que o robô deve aplicar no 
ambiente, quais devem ser as forças e torques nos atuadores 
das articulações para gerar as forças e momentos de 
interação com o ambiente; a matriz Jacobiano do robô é 
utilizada também na solução deste problema (Figura 19). 
 
Dinâmica 
Dinâmica é um campo de estudo enorme dedicado a estudar 
as forças exigidas para causar movimento. Para acelerar um 
manipulador do repouso, mover o efetuador com uma 
velocidade constante, e finalmente desacelerar e parar, um 
conjunto complexo de funções de torque deve ser aplicado pelos 
atuadores das juntas (note o box abaixo). A forma exata das 
funções de torque de atuador exigidas depende dos atributos de 
espaço e temporais da trajetória percorrida pelo efetuador como 
também das propriedades de massa dos segmentos e carga, 
atrito nas juntas, etc. Um método para controlar um manipulador 
afim de seguir uma trajetória desejada envolve calcular estas 
funções de torque de atuador usando as equações dinâmicas de 
movimento do manipulador. 
Um segundo uso para as equações dinâmicas de movimento 
estána simulação (Figura 31). Reformulando as equações 
dinâmicas de forma a calcular a aceleração como uma função de torque de atuador, é possível simular como 
um manipulador se moveria sob a aplicação de um conjunto de torque de atuador (Figura 20). 
 
Geração de trajetória 
Um modo comum de causar um movimento em um manipulador de um lugar para outro de forma suave e 
controlada é fazer com que cada junta se mova como especificado por uma função suave de tempo. 
Normalmente, cada junta começa e termina seu movimento ao 
mesmo tempo, de forma que o movimento de manipulador 
parece ser coordenado. Exatamente como computar estas 
funções de movimento é o problema de geração de trajetória 
(Figura 21). 
Freqüentemente um caminho é descrito não apenas pelo destino 
desejado mas também por algumas localizações intermédias, ou 
por pontos pelos quais o manipulador tem que passar no seu 
cominho para o destino. Neste caso, o termo spline é usado para 
se referir a uma função suave, ou um algoritmo que gera uma 
função suave, que passa por um conjunto de pontos. 
 
 
Figura 19 – A relação entre os esforços 
aplicados nas articulações e os esforços 
aplicados pelo efetuador no ambiente é 
determinada pelo Jacobiano 
 
Figura 20 – Relação entre o torque 
aplicado pelos atuadores nas juntas e o 
movimento resultante do manipulador 
pode ser descrita com as equações 
dinâmicas 
 
Figura 21 – Para mover o efetuador de 
um ponto PA para um ponto PB no 
espaço deve-se calcular uma trajetória 
para cada uma das juntas, e elas devem 
ser seguidas pelas juntas. 
Nós empregamos a expressão “atuador de junta” para 
descrever um dispositivo genérico destinado a mover a junta 
fornecendo energia mecânica à ela, por exemplo: motor elétrico, 
cilindro hidráulico e pneumático, etc. 
Definição 
 
 20 
Para forçar o efetuador a seguir uma linha reta (ou outra forma geométrica) através do espaço, o movimento 
desejado deve ser convertido a um conjunto equivalente de movimentos de junta. 
 
Controle de trajetória 
Cada tarefa executada por um robô pode ser considerada como uma série de operações, através das quais o 
atuador é movido pelo braço do robô entre dados pontos e operando como programado nesses pontos. 
O controle de trajetória pode ser dividido em dois métodos: 
 
• Ponto-a- ponto; 
• Controle contínuo. 
Antes de descrever cada método, devemos definir alguns termos: 
• Ponto: localização no espaço em direção ou através do qual o atuador é movido por uma operação 
do braço do robô. 
• Passo: uma parte do programa operacional do robô. A cada passo, o robô executa uma atividade. 
• Série: uma coleção de passos que combinados formam o programa operacional do robô. 
 
Controle da trajetória ponto-a-ponto 
Neste tipo de controle, primeiramente definimos uma coleção de pontos para o robô, então construímos a 
série e guardamos na memória do controlador. 
Quando rodamos a série, o braço do robô vai se mover pelos vários pontos, de acordo com a ordem dos 
passos na série, em cada passo o robô sabe para onde ir, mas não conhece a trajetória que traçara para 
chegar a um certo ponto. 
Robôs com controle ponto-a-ponto são geralmente usados em séries onde o atuador não precisa realizar 
alguma função no decorrer do movimento, uma aplicação típica é solda em ponto, a maioria dos robôs do 
mundo opera em controle ponto-a-ponto. 
 
Controle da trajetória contínua 
Esse método é mais complexo e caro do que o ponto-a-ponto, pois o braço deve se mover por uma trajetória 
exatamente definida. 
Os movimentos dos acionadores são coordenados pelo controlador do braço a cada instante, de tal forma 
que a trajetória irá se assemelhar o Maximo possível com a programada. 
A trajetória do robô pode ser definida por dois métodos, como veremos: 
 
• Método A: nesta técnica, o braço do robô é movido manualmente pela trajetória desejada, enquanto 
o controlador grava em sua memória as posições das articulações a cada instante, através das informações 
fornecidas pelos encoder’s, quando a série é rodada mais tarde, o controlador comanda os acionadores de 
acordo com a informação em sua memória, o braço então repete a trajetória precisamente. 
• Método B: nesta técnica, a trajetória é definida por um determinado trajeto de movimento, tal como 
uma linha reta ou um arco passando por dados pontos, o controlador calcula e coordena o movimento a cada 
instante, o computador controlador deve ser mais rápido e ter mais memória do que o computador de controle 
ponto – a – ponto, robôs com controle de trajetória continua são usados em serie onde o atuador deve 
realizar algum trabalho enquanto o braço se move, uma aplicação típica é pintura com spray. 
 
Controle de coordenada com o ambiente 
O movimento de um braço de robô é baseado em movimento coordenado de todos seus acionadores, as 
condições em que esses acionadores trabalham são diferentes, diferem na carga, no momento de inércia e 
na velocidade, por exemplo; portanto, essas condições variáveis podem exigir um diferente planejamento de 
controle para cada malha de controle. 
 
 
 
 
 
 21 
• Em robôs modernos, cada malha de controle do acionador é controlada por um microcomputador; se 
quisermos que o atuador se mova até determinado ponto, podemos ditar as coordenadas daquele ponto para 
o computador controlador que irá coordenar os movimentos das várias articulações; o operador não precisa 
se preocupar com o controle de cada eixo separadamente nem coordenar o movimento dos vários eixos, isso 
é função do computador controlador. 
 
Projeto de manipuladores e sensor 
Embora os manipuladores sejam teoricamente dispositivos 
universais aplicáveis em muitas situações, geralmente a 
economia manda que a tarefa a ser executada pelo manipulador 
tenha influência dominante no projeto mecânico do manipulador. 
Junto com assuntos como tamanho, aceleração e capacidade de 
carga, o projetista também tem que considerar o número de 
juntas e o arranjo geométrico delas. Estas considerações têm 
um impacto no tamanho e qualidade do espaço de trabalho do 
manipulador, rigidez da estrutura de manipulador, e outros 
atributos. Faz parte do projeto do manipulador assuntos que 
envolvem a escolha e localização de atuadores, sistemas de 
transmissão e sensores de posição (e às vezes de força) (Figura 
22). 
 
Controle linear de posição 
Alguns manipuladores são equipados com motores de passo ou outros atuadores que podem executar uma 
trajetória desejada diretamente. Porém, a grande maioria dos manipuladores é movida por atuadores que 
fornecem uma força ou um torque para causar movimento dos segmentos. Neste caso, um algoritmo é 
necessário para computar o torque que causará o movimento desejado. O problema de dinâmica é central ao 
projeto de tais algoritmos, mas não são por si só uma solução. Uma preocupação primária de um sistema de 
controle de posição é compensar automaticamente os erros quanto ao conhecimento dos parâmetros de um 
sistema e suprimir distúrbios que tendem a perturbar o sistema afastando-o da trajetória desejada. Para 
realizar isto, os sensores de posição e velocidade são monitorados pelo algoritmo de controle que computa 
comandos de torque para os atuadores (Figura 21). 
 
Controle não linear de posição 
Embora sistemas de controle baseados em modelos lineares aproximados sejam populares em robôs 
industriais atuais, é importante considerar a dinâmica completa e não linear dos manipuladores quando 
sintetizamos algoritmos de controle. Atualmente, alguns robôs industriais que fazem uso de algoritmos de 
controle não linear nos seus controladores estão sendo introduzidos. Estas técnicas de controle não linear 
prometem um desempenho melhor do manipulador em relação os esquemas lineares mais simples. 
 
Controle de força 
A habilidade de um manipulador para controlar forças de contato 
quando toca peças, ferramentas, ou trabalha uma superfície é de 
grande importância em aplicações de manipuladores para muitas 
tarefas do mundo real. Controle de força é complementar ao 
controleposicional no sentido de que nós normalmente pensamos 
que um ou outro como aplicável em uma certa situação. Quando um 
manipulador está se movendo para espaço livre, controle de posição 
sozinho faz sentido, desde que não haja nenhuma superfície para 
reagir contra. Porém, quando um manipulador está tocando uma 
superfície rígida, esquemas de controle de posição podem causar 
forças excessivas de contato ou podem causar perda de contato com a superfície quando o a manutenção do 
contato é desejada para alguma aplicação. 
 
Figura 22 – O projeto mecânico do 
manipulador deve se preocupar com 
assuntos como a escolha dos atuadores, 
a localização deles, o sistema de 
transmissão, a resistência/flexibilidade da 
estrutura, a localização dos sensores e 
muito mais 
 
Figura 23 – Para que um manipulador 
deslize sobre uma superfície ao mesmo 
tempo que aplica uma força é necessário 
um controle híbrido de força e posição 
 
 22 
Considerando que os manipuladores raramente são restringidos pela superfícies de reação em todas as 
direções simultaneamente é necessário usar um controle misto ou híbrido no qual algumas direções são 
controladas por uma lei de controle de posição e as direções restantes são controladas por uma lei de 
controle de força (Figura 23). 
 
Segurança 
Um ponto que deve ser analisado com cuidado se refere à segurança dos operários que podem trabalhar 
próximos aos robôs. Pode parecer antagônico, mas os robôs que em certos casos são utilizados para diminuir 
os riscos às vidas humanas, podendo se tornar fonte de perigo. Devemos encarar aqui o robô como uma 
outra máquina qualquer e, portanto deve este ser tratado como um agente perigoso se operado 
impropriamente. Um fato agravante na utilização de robôs é que seu volume de trabalho não se limita ao 
volume realmente ocupado por ele, criando assim uma zona de perigo que às vezes pode não ser percebida 
pelo operador. Há uma série de normas que regem a instalação de robôs no chão e fábrica. Os pontos mais 
importantes destas normas são: 
 
•O volume de trabalho do robô deve estar constantemente isolado da fábrica, impedindo que qualquer 
pessoa tenha acesso a ele durante a operação do robô. 
•A abertura da proteção do volume de trabalho do robô deve interromper o seu funcionamento. 
•Deve haver uma indicação luminosa para mostrar que o robô está em operação. 
•Botões de emergência devem estar dispostos em locais de fácil acesso. 
•Deve-se tomar especial cuidado durante a manutenção onde o contato com o robô é inevitável. 
Essas são apenas algumas das instruções para instalação do robô no chão de fábrica. Elas devem ser 
seguidas rigorosamente para que a integração do robô na fábrica traga aumento da segurança aos operários 
e não o contrário. 
 
Os cuidados de segurança são imprescindíveis durante o manuseio de robôs, principalmente os de porte 
industrial. As velocidades de operação envolvidas aliado à falta de "inteligência" do equipamento, que 
meramente reproduz os movimentos pré-programados, os tornam verdadeiras armas mortíferas quando as 
devidas precauções não são tomadas. 
Colisões com robôs em movimento podem trazer graves danos tanto ao pessoal envolvido quanto aos 
equipamentos no entorno. Algumas precauções devem então ser tomadas: 
 
1. Área de trabalho - Não entrar na área de trabalho do robô durante a operação no modo automático. 
2. Travas de segurança - Uma vez ocorrida uma parada no sistema provocada por uma trava, o 
programa reinicia de onde parou. Se a trava faz parte do circuito de emergência, precisa reiniciar. Algumas 
das travas possíveis são: 
• Cerca com porta, munida de sensor. 
• Cortina de luz 
3. Fim de curso - Limitação da área de trabalho 
• Via software (todos os eixos. O próprio controlador impede movimentos além dos valores 
determinados). 
• Via hardware (stops mecânicos nos eixos 1,2 e 3). 
É aconselhável o uso de limitação por 'software em valores inferiores aos bloqueios por hardware pelo 
esforço e conseqüente desgaste mecânico provocado por estes últimos. 
4. Modo de operação – Usualmente costuma-se operar o robô de três formas distintas: 
• Automático – Usado quando se roda programas prontos, em produção. Não é possível movimentar o 
robô através do teach-pendant neste modo. 
• Modo Aprendizado - É utilizado quando se trabalha dentro da área de trabalho do robô e durante a 
fase de programação e debug. Normalmente deve-se usar velocidades reduzidas. 
• Manual Pleno - É utilizado para testar o robô à velocidade de programação plena. 
Nos modos manuais, (modos de aprendizagem e manual pleno) a energização dos motores se dá através de 
um dispositivo de habilitação (botão) localizado no teach pendant. 
 
 23 
5. Emergency Stop -botão de parada brusca 
• Terminal de programação 
• Painel de controle 
Obs.: Deve ser usado apenas em caso de real emergência pelo esforço aplicado nas engrenagens, causando 
desgaste mecânicos. 
6. Bom Senso - A execução de qualquer programa deve ser primeiramente realizada com velocidade 
reduzida. Só após todos os testes, efetuar em velocidade normal. 
 
Aplicações Industriais de Robôs 
A principal vantagem da utilização de robôs na industria se refere a sua capacidade de executa tarefas 
repetitivas e com grande precisão (e repetibilidade) Com isso pode-se conseguir um aumento na 
produtividade e na qualidade dos produtos. Além disso, há casos onde há risco para os operários e a 
utilização dos robôs se faz por questão de segurança. 
Apresentamos a seguir algumas aplicações de robôs na industria. 
 
Soldagem 
 
Soldagem a Ponto 
Este tipo de soldagem se caracteriza pela união das peças apenas em 
determinados pontos' sem que haja inclusão de material novo. O calor 
necessário à soldagem provém da corrente elétrica que passa por dois 
eletrodos permanentes. Os principais parâmetros que influenciam a 
qualidade da solda são: corrente elétrica, pressão entre os eletrodos, tempo 
de duração da corrente e espessura do material. 
As operações do processo de solda a ponto, integrando o robô, são: 
 
•Movimento rápido do braço do robô, com a pistola de solda fixa, para se 
aproximar do ponto a ser soldado; 
•Aproximação dos eletrodos da pistola de solda a ambos os lados da parte 
a ser soldada e posicionamento destes exatamente em frente a ponto de solda; 
•Fixação dos eletrodos no ponto a ser soldado; 
•Envio de corrente elétrica através dos eletrodos e do material a ser 
soldado; 
•Espera; 
•Abertura dos eletrodos; 
•Movimentação do braço do robô para se aproximar do novo ponto de solda. 
 
Podemos concluir que este tipo de trabalho é ideal para a utilização de 
robôs, afinal estes podem repetir com grande precisão os valores dos três 
primeiros parâmetros, durante todo o trabalho. Nestas aplicações o robô usa 
como ferramenta a pistola de solda que geralmente é pesada (10 a 80 
Kg), por isso, são geralmente usados robôs com fonte de potência 
hidráulica. A precisão de posição não é um ponto crítico. 
Sem dúvida a utilização de robôs na área de soldagem se mostra 
muito maior na linha de montagem de automóveis. Os primeiros robôs 
do setor foram instalados pela General Motors em 1969. Neste tipo de 
aplicação ocorrem muitos pontos de solda (300) em cada estrutura e, 
além disso, os pontos são próximos uns dos outros o que cria uma 
grande vantagem na utilização de robôs. Podemos citar ainda outras 
aplicações deste tipo de robôs na indústria como: estruturas metálicas 
e produção de eletrodomésticos. 
 
 
Figura 24 
 
Figura 25 
 
Figura 26 
 
 24 
Soldagem a Arco 
Este método de soldagem é utilizado para unir metais ao longo de uma trajetória contínua. O princípio de 
operação é igual à soldagem de ponto, porém neste caso há introdução de material de solda, geralmente de 
mesma composição das peças a serem soldadas. Outra diferença está no fato de que neste caso um eletrodo 
não entra em contato com a peça e a corrente é transmitida por um arco. Nos sistemas robotizados 
geralmente se utiliza o processo de escudo por gás inerte (IGS) ondea oxidação da solda que é muito 
intensa àquela temperatura, é inibida pela introdução de gás inerte na região entre o eletrodo e a peça. A· 
ferramenta neste caso não é tão pesada e robôs com servo motores podem ser utilizados. A velocidade de 
soldagem varia de 0,25 a 3 m/min. O ciclo de soldagem é controlado pelo equipamento de solda que na 
verdade controla o fluxo do gás inerte, a tarefa do robô é de conduzira ferramenta na trajetória correta, com a 
velocidade desejada e com distância constante em relação à base: As operações realizadas pelo robô são: 
 
•Rápido movimento para a área de contato a ser soldada; 
•Transmissão de sinais para causar a dispersão do gás e aplicação de tensão ao eletrodo; 
•Movimento preciso ao longo do caminho de solda enquanto, · mantém um constante vão de ar; 
•Preservar constante a orientação do eletrodo em relação à superfície a ser soldada; 
•Manter a pistola de solda se movendo a uma velocidade constante; 
•Habilidade para realizar movimentos de "tecelagem", para se atingir uma boa junção entre os dois corpos de 
metal e garantir a qualidade da solda. 
 
Este tipo de aplicação geralmente requer robôs com quatro ou 
cinco eixos de movimentação e se constitui numa das mais 
difíceis tarefas a ser realizadas por robôs na indústria. Porém 
a maior vantagem da utilização de robôs é a otimização do 
tempo de trabalho. Quando analisamos o trabalho realizado 
por um homem verificamos que o tempo gasto efetivamente 
com a soldagem é aproximadamente 30% do tempo total, 
sendo que os 70% restantes são despendidos com ajuste do 
equipamento de proteção ou das peças. Este tempo pode ser 
eliminado se o operador for um robô. A principal aplicação da 
soldagem de arco na indústria se encontra na fabricação de 
cascos de navios e barcos. Além da melhoria no tempo de 
produção a soldagem de partes internas se toma muito 
perigosa para um ser humano devido aos gases tóxicos 
liberados. 
 
Aplicação de Fluidos 
Os setores de aplicação de fluidos tais como tinta, cola e resina de uma indústria, são ambientes não 
adequados para o ser humano em função da toxidez dos produtos utilizados e do ruído provocado pelo fluxo 
de ar. Assim, esses processos se tomam candidatos potenciais ao uso de robôs em substituição a mão-de-
obra humana. Neste tipo de aplicação as características desejadas dos robôs são bastante específicas: 
 
•Grande "habilidade" para aplicação do fluido em.áreas pouco acessíveis; 
•Elevado volume de trabalho; 
•Devem ocupar pequeno espaço no solo, pois as áreas são geralmente pequenas; 
•Ferramenta leve e com baixa precisão. 
 
Figura 27 
 
 25 
Neste tipo de aplicação ocorre também um grande predomínio 
de robôs no setor de produção de automóveis onde os robôs 
devem dispor das características citadas acima para alcançar 
partes internas do veículo. Apresentamos a seguir um 
exemplo que ilustra a aplicação de robôs no setor de pintura. 
Os principais problemas da integração de robôs aos 
processos de aplicação de fluidos são: 
 
•Proteção dos robôs de fumaça e sujeira do ambiente 
externo; 
•Isolação de fontes de faíscas elétricas durante a operação, 
durante a manipulação de fluidos inflamáveis; 
•Necessidade de coordenação entre os movimentos do robô e a localização 
das partes a serem pintadas; 
•Necessidade de alcance de áreas difíceis. 
 
Montagem 
Esta operação é uma das áreas mais desafiadoras e com maior potencial de 
crescimento na aplicação de robôs. Ela requer precisão, repetibilidade, grande variedade de movimentos e 
alto grau de sofisticação das garras. Geralmente o fator mais importante na decisão de substituir uma tinha. 
de montagem com mão-de-obra humana por uma automatizada seja a produtividade e os custos. Neste setor 
o ambiente normalmente não apresenta grandes riscos aos humanos, portanto para ser viável a aplicação de 
robôs, estes devem ser mais rápidos ou mais precisos que os humanos. 
A aplicação mais comum de robôs na montagem industrial é encontrada em produtos com dimensões 
reduzidas, onde a precisão é fator importante, como elementos eletrônicos ou pequenos motores elétricos. 
Este sistema permite uma solução extremamente econômica para este tipo de montagem. Há uma 
peculiaridade neste tipo de aplicação. Devido às dimensões serem bastante reduzidas, as trajetórias das 
ferramentas são, geralmente, muito curtas. Para atingir velocidades consideráveis e diminuir o tempo de 
montagem, o robô precisa ter acelerações muito altas. A principal desvantagem da utilização de robôs neste 
tipo de operação está no fato de que as peças a serem montadas precisam estar dispostas de forma correta 
para o robô funcionar. Isto faz com que em certas aplicações o sistema de alimentação do robô custe mais 
caro que ele próprio. 
 
Carregamento / Movimentação 
Este processo é historicamente um dos mais perigosos da indústria, devido às grandes cargas e pressões 
que normalmente envolvem. A aplicação de robôs neste tipo de operação, normalmente pouco ergonômica, 
trás vantagens principalmente para a segurança e saúde dos operários. 
 
PROGRAMAÇÃO E SIMULAÇÃO DE ROBÔS 
Com o crescente desenvolvimento dos processos de manufatura, surgiu a necessidade de linhas de produção 
que permitissem maior flexibilidade na quantidade e na variedade de produtos a serem fabricados, A 
indústria, com a globalização dos processos, sentiu a necessidade de romper com paradigmas, como, por 
exemplo, de que toda a empresa deveria obter alta taxa de produtividade com uma pequena variedade de 
produtos, característica da visão taylorista, e adequar-se às necessidades do mercado, mais especificamente 
do cliente. 
Nesse processo de mudança, surgiu o conceito de automação flexível, em que, basicamente, se otimiza o 
arranjo físico existente no chão-de-fábrica para torná-lo o mais flexível possivel, frente à variação de produtos 
a que a linha de produção está sujeita. Em outras palavras, com um arranjo fisico mais racional, pode-se 
obter uma alta taxa de produtividade com uma-alta variedade de produtos. 
Desde o início da automatização dos processos ficou clara a necessidade de uma sistemática que 
possibilitasse a otimização das linhas de produção. 
 
Figura 28 
 
Figura 29 
 
 26 
Ao analisar a estrutura de uma linha de produção, verificamos que algumas tarefas são repetitivas e que 
perdemos um tempo considerável para programá-las (ou reprogramá-las); a busca da automatização (ou 
semi-automatização) de determinadas tarefas passa pela definição de como replicar uma determinada tarefa 
em outra máquina. A questão que surge aqui é: como replicar as tarefas executadas num robô, num parque 
industrial com uma centena deles? 
A resposta a essa pergunta nos leva a sir Charles Devol que desenvolveu uma forma de registrar uma 
seqüência de movimentos, dando início à primeira geração de robôs. A partir de Devol começou-se a ter a 
consciência do conceito de reprogramabilidade, que é atualmente a base do desenvolvimento dos robôs 
comerciais existentes no mercado. 
Quando se deseja programar um robô para executar determinada tarefa, um dos pontos importantes é o fato 
de ser ou não possível executar uma seqüência específica de comandos. Programar um robô significa 
descrever os procedimentos a serem tomados pelo manipulador sob a ação do controlador. Devido ao grande 
número de controladores de robôs existentes e à crescente evolução dos sistemas de programação de alto 
nível orientados ao usuário, faz-se necessária uma interface entre eles. Conforme a norma ISO TR 10562 
(Manipulating lndustrial Robots - lntermediate Code for Robots (ICR)), um código intermediário deve ser 
usado como uma interface entre programas de robô orientados ao usuário e controladores de robôs 
industriais. 
 
O problema básico da programação 
Para um dado problema de programação há diversas formas de se implementar um algoritmo para solucioná-
lo; escolheremos uma em função do índice de desempenho adotado, de forma a minimizá-lo, ou que seja a 
mais próxima do ideal. Eis ai a motivaçãoda programação e, consequentemente, da programação de robôs. 
Da busca constante para otimização das soluções, surgiram ao longo dos anos ferramentas computacionais 
mais avançadas, que propiciam ao projetista uma maior flexibilidade no que tange à tarefa a ser executada. 
Inicialmente as linguagens existentes se baseavam em comandos intuitivos do tipo move to, open tool, etc., 
que descreviam literalmente o tipo de ação a ser executada. Concomitantemente com tais desenvolvimentos, 
os computadores, unidade básica no processamento dessas informações, experimentaram uma constante 
evolução em termos de quantidade de informação, velocidade de processamento e disponibilidade de 
periféricos. 
A conjunção de fatores como evolução tecnológica dos microcomputadores, desenvolvimento de linguagens e 
ferramentas de análise e programação possibilitounos atingir o estágio atual da automatização robotizada. 
Nosso problema, no entanto, se reduz a apresentar de forma clara e objetiva o estado atual da programação 
de robôs, propiciando ao leitor uma visão dos procedimentos adotados ao resolver um problema de 
programação. 
 
Métodos de programação 
A pesquisa na indústria durante os últimos 20 anos tem sido direcionada para a criação de técnicas de 
automação que aplicadas em lotes de produção de pequeno e médio porte, produzam resultados adequados 
do ponto de vista custo-benefício. Isso culminou com o desenvolvimento das máquinas CNC, sistemas 
flexíveis de manufatura, robôs móveis e braços manipuladores. O desenvolvimento desse último grupo tem 
particular importância, pela complexidade intrínseca envolvida na habilidade de emular o comportamento da 
cadeia de ligamentos do braço manipulador, de forma a replicar os movimentos do braço humano. 
Os robôs industriais de hoje são mecanismos automatizados, projetados para movimentar peças ou 
ferramentas sobre uma trajetória previamente estabelecida. Como mencionado anteriormente, um robô 
deverá ser capaz de executar um conjunto de operações ou movimentos diferenciados se sua célula de 
trabalho for alterada. O programa de controle do robô deverá ser capaz de adaptar-se às variações das 
tarefas e ser flexível o suficiente para permitir uma seqüência dinâmica de operações. Pode-se avaliar a 
flexibilidade de um robô pela extensão dos tipos de operação e de movimento que podem ser programados 
no seu controlado r e pela facilidade de entrada ou alteração de um programa. 
A programação pode ser feita de duas maneiras: on-line e qff-line. Na programação off-line utilizam-se 
linguagens de programação criadas especialmente para robôs, tais como VAL, Wave, AML, MCL, e Sigla. 
 
 27 
Esses programas são em geral depurados com o uso de simuladores. A Programação on-line, por outro, lado 
faz uso geralmente de métodos de programação por ensino ou condução. 
Os métodos atuais de programação de robôs industriais têm sido satisfatórios onde a proporção entre o 
tempo de programação e de produção é pequeno e também quando a complexidade da aplicação não é tão 
exigida. 
A programação off-line pode ser definida nesse contexto como o processo pelo qual a programação dos 
robôs é desenvolvida, parcial ou completamente, sem a necessidade do uso do robô. 
 
Programação on-line 
Podemos definir programação on-line como a utilização de métodos de programação "por ensino" para aplicar 
um programa de controle no controlador do robô. O programador conduz o robô por uma seqüência de 
posições desejadas (via teachpendant ou dispositivo mestre-escravo). 
Nesse processo de "ensino", envolvemos as tarefas de identificação dos pontos, edição e repetição do trajeto 
ensinado. Programas de edição adicionam informações relevantes ao programa de controle, bem como aos 
equipamentos de produção associados. O uso de programas de edição nos permite um meio de avaliar e 
corrigir programas de controle existente ou ajustar pontos quando uma tarefa é codificada. 
Durante esse processo, o programador necessita de funcionalidades que podem incluir repetição do 
programa para frente e para trás, operações passo a passo, seleção de velocidade de execução entre outras, 
que facilitam a depuração do programa. Necessariamente, essa abordagem utiliza o robô para a programação 
e, de alguma forma, é dependente do algo ritmo de controle usado para movimentação entre os pontos da 
trajetória. 
Três algoritmos básicos de controle são usualmente utilizados: movimento ponto a ponto, contínuo e o 
controle de trajetória. 
 
• Ponto a ponto: Robôs com esse tipo de controle movem-se de uma posição inicial a outra final, sem 
que posições intermediárias sejam inseridas na programação da trajetória. Geralmente cada eixo se move até 
atingir a posição desejada. 
• Movimento contfnuo: Esses robôs se movimentam através de pontos com pequenos incrementos 
entre si, armazenados ao longo de uma trajetória previamente percorrida. As posições de cada eixo são 
gravadas pela unidade de controle a intervalos de tempo constantes recolhendo dados dos sensores de 
posição durante a movimentação do robô. 
• Controle de trajetória: Envolve o controle coordenado de todas as juntas, para percorrer uma 
trajetória desejada ao longo de dois pontos. Nesse método. os eixos se movem suave e proporcionalmente 
para gerar o trajeto de controle especificado. 
Em programação on-line, duas abordagens básicas são tomadas para passar ao robô uma trajetória 
desejada: métodos de programação por aprendizagem e por linguagens textuais. 
 
Programação por aprendizagem 
Métodos de programação por aprendizagem exigem que o programador conduza o manipulador, movendo-o 
fisicamente de modo a realizar as manobras que ele deve apreender. Esse método é mais utilizado em 
tarefas que necessitam dé uma trajetória contínua, como pintura por pulverização, corte a jato de água, 
aplicação de selante ou solda a arco. 
A programação por aprendizagem envolve o uso de um joystick, um teclado comum ou um teclado portátil 
chamado de teach-box para guiar o robô ao longo de uma trajetória planejada. Se o programa (ou teach-box) 
especificar uma trajetória, contínua ou ponto a ponto, da extremidade de robô usando as coordenadas de 
posição e orientação referenciadas a um sistema cartesiano de coordenadas inercial, essas informações são 
enviadas ao controlador, que as converte em coordenadas de junta, produzindo desta forma os movimentos 
desejados. 
 
 
 
 
 
 28 
Programação por condução 
O aprendizado por condução também é utilizado no modo ponto a ponto, em que o robô grava apenas certos 
pontos da trajetória, deslocando-se posteriormente através deles em linha reta (ou por trajetos circulares, se 
assim for solicitado). 
Nesse tipo de programação, o operador move fisicamente o efetuador final pelo trajeto desejado. Para 
trajetórias contínuas, os sensores do braço enviam continuamente informação sobre a posição de cada junta 
para o controlado r do robô à medida que o braço vai se movimentando. Para trajetórias ponto a ponto, a 
informação de posição da junta é enviada apenas nos pontos da trajetória onde o operador especificamente a 
posiciona. Nesses casos, uma vez gravados na memória do computador, os pontos podem ser chamados a 
qualquer tempo para reprodução. 
 
• Ambos os métodos de programação descritos envolvem a tarefa de integração entre três fatores 
básicos: 
• as coordenadas dos pontos devem ser identificadas e armazenadas na unidade de controle; os 
pontos podem ser armazenados como coordenadas individuais das juntas ou pelas coordenadas geométricas 
da extremidade do robô; 
• as funções a serem executadas nos pontos especificas devem ser identificadas e gravadas; por 
exemplo, para cada trajetória, podemos identificar a velocidade de avanço, fluxo de selante a ser aplicado, 
etc; 
• os pontos e dados funcionais são organizados em seqüências lógicas; isto inclui quando uma dada 
trajetória deve ser estabelecida ou quando várias condições devem ser checadas. 
Esse três fatores são integrados no processo de aprendizagem e não existemem separado, como passos de 
programação. 
 
Programação via teach-pendant 
A programação on-line necessariamente faz uso de um 
teclado portátil chamado teach-pendant, para guiar o 
robô ao longo de uma trajetória. Podemos tomar como 
exemplo a Fig. 6.1. Neste exemplo, o robô deverá 
executar a tarefa de pegar a peça na esteira de entrada e 
colocá-la no centro de usinagem; depois do 
processamento, deve retirar a peça e colocá-Ia na esteira 
de saída. Nessa tarefa, faz-se necessária a integração do 
robô com as esteiras, e o operador deverá executar uma 
seqüência pré-determinada de operações, enumerados a seguir. 
1. Mover o braço do robô até que a garra esteja exatamente acima da peça, na esteira de chegada; abrir 
então a garra. 
2. Alinhar o eixo da garra com o da peça a ser transportada. 
3. Armazenar o programa apertando a tecla correspondente a "gravar" no teach-pendant. 
4. Baixar a garra até que ela esteja centrada com o objeto a ser pinçado. Armazenar esse ponto. 
5. Fechar a garra para que a peça seja levantada. Armazenar esse ponto. 
6. Levantar o braço, de forma a liberar o espaço de trabalho, e alinhá-Io ao nível do centro de usinagem. 
Armazenar esse ponto. 
7. Aproximar a garra do centro de usínagem e posicioná-la alinhada com o dispositivo de fixação do 
centro de usínagem. Armazenar esse ponto. 
8. Abrir a garra e liberar a peça. 
9. Elevar o braço até liberar o espaço de trabalho, de forma a retirar o braço do robô. 
10. Retraír o braço do robô até uma posíção intermedíária. Armazenar esse ponto. 
11. Aguardar o sinal do centro de usinagem e retirar a peça. 
12. Rotacionar o braço até a esteira de saída e posicioná-Io sobre a superfície da esteira. Armazenar esse 
ponto. 
13. Baixar o braço até a superfície da esteira. Armazenar esse ponto. 
 
Figura 6.1 – Célula genérica a ser programada. 
 
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14. Abrir a garra e liberar a peça. Armazenar esse ponto. 
15. Levantar o braço até liberar o espaço de trabalho do robô. Armazenar esse ponto. 
16. Voltar à posição de equilíbrio e reiniciar o ciclo. 
Os passos listados podem variar de acordo com o arranjo fisico da célula e servem para prover o controlado r 
com as coordenadas dos pontos utilizados no programa. Cabe ao operador entrar, via teach-pendant, com os 
parâmetros necessários para a correta sinalização entre o robô e os periféricos (nesse caso esteiras e centro 
de usinagem). 
 
Fig 6.4 Fig 6.3 Fig 6.2 
O teclado e o display da unidade de controle são freqüentemente usados em conjunto com um teach-pendant 
padrão. Em geral existem três tipos: genérico (Fig. 6.2), com botões pictográficos (Fig. 6.3) e com display (Fig. 
6.4) 
 
Programação off-line 
Os desenvolvimentos na tecnologia de robôs, tanto em sqftware quanto em hardware, estão viabilizando cada 
vez mais a programação W-tine. Esses desenvolvimentos incluem o uso de controladores mais sofisticados, 
maior precisão no posicionamento e a sensores mais avançados. 
A programação on-tine de um robô, de um modo geral, pode consumir muito tempo, evoluindo de modo 
desproporcional ao aumento da complexidade das tarefas; conseqüentemente, quando o robô fica fora da 
linha de produção, o tempo gasto na programação pode prejudicar substancialmente a sua utilidade. Em 
muitas aplicações que envolvem processos de produção em massa, como soldagem a ponto em linhas de 
produção automobilísticas, os requisitos temporaís de reprogramação devem ser minimizados ao máximo. 
Podemos concluir que, para posibilitar a aplicação de robôs em lotes de produção pequenos e médios. onde 
os tempos envolvidos podem ser cruciais. a programação q[ftine é altamente recomendada. 
O incremento na complexidade das aplicações em robótica torna as vantagens da programação w-tine mais 
atrativas. Essas vantagens podem ser classificadas como segue. 
 
• Redução do tempo ocioso: O robô pode ser mantido na linha de produção enquanto a próxima tarefa 
está sendo programada. Isto acrescenta maior flexibilidade aos robôs. 
• Ambientes potencialmente perigosos: Redução no tempo de permanência do operador próximo ao 
robô. o que diminui o risco de acidentes por comportamento anormal do equipamento. 
• Sistema simplificado de programação: Pode-se usar a forma off-line para programar uma grande 
variedade de robôs, sem a necessidade de se conhecerem as peculiaridades de cada controlador. Reduz-se 
assim o índice de reciclagem dos programadores. 
• Integração com sistemas CAD/CAM: Habilita a interface com o banco de dados de peças, 
centralizando a programação de robôs com esses sistemas; possibilita o acesso a outras funcionalidades. 
como, por exemplo. planejamento e controle. 
• Depuração de programas: Sistemas de programação off-line com CAD/CAM integrados podem 
produzir um modelo da planta (robô + célula de trabalho) que pode ser usado para detectar colisões dentro do 
espaço de trabalho. possibilitando determinados movimentos e evitando assim danos ao equipamento. 
 
Limitações da programação off-line 
A programação off-line, como já foi dito aqui. necessita obrigatoriamente da existência de um modelo teórico 
do robô e do ambiente; o objetivo é usar esse modelo para simular o comportamento real do robô. A 
implementação da programação off-line encontra principalmente três problemas: 
 
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• dificuldade em desenvolver um sistema de programação generalizado que seja independente do robô 
e de suas aplicações; 
• para reduzir a incompatibilidade entre robôs e sistemas de programação. Faz-se necessário definir 
padrões para as interfaces; 
• programas gerados off-line devem levar em conta os erros e imprecisões entre o modelo idealizado e 
o mundo real. 
 
Devido às imprecisões do modelo teórico idealizado e a variáveis inerentes ao processo no mundo real, 
seqüências simuladas geralmente não atingem o objetivo de controlar o robô sem erros. Na prática, o robô 
não atinge o local calculado pelo modelo ou a ferramenta não é posicionada precisamente como definido no 
modelo. Essas discrepância podem ser atribuídas aos seguintes fatores destacados a seguir 
 
ROBÔ 
• Falta de precisão na tolerância da montagem dos seus componentes, provocando o aumento na 
variação do off-set das juntas. Pequenos erros na estrutura são amplificados e produzem grandes erros de 
posicionamento no efetuador. 
• Falta de rigidez na estrutura do robô. Pode causar grandes erros, quando este está sujeito a 
condições severas de carga. 
• Incompatibilidade entre robôs do mesmo modelo. Devido a diferenças no inicialização do sistema de 
controle de cada robô, a mesma programação off-line pode apresentar pequenos erros. 
CONTROLADOR 
• Resolução insuficiente do controlador. A resolução especifica o menor incremento de movimento 
atingível pelo controlador. 
• Precisão numérica do controlador: É afetado pelo número de parâmetros envolvidos e tamanho das 
palavras de comando usadas no controlador; além da eficiência do algoritmo usado para os propósitos de 
controle. 
AMBIENTE 
• Dificuldade na determinação precisa dos objetos (robôs, máquinas, peças) com relação ao sistema de 
coordenadas generalizadas. 
• Alteraçôes no ambiente, como a temperatura, podem causar efeitos adversos no desempenho do 
robô 
 
MODELO E SISTEMA DE PROGRAMAÇÃO 
• A precisão numérica do processador do computador. 
• A qualidade dos dados do modelo real. Isso determina a precisão final do programa gerado em off-
line. 
A composição desses erros através de todo o sistema de programação off-line pode levar a discrepâncias de 
magnitude significante. Para que a programação off-line se torne uma ferramenta prática, essa magnitude 
deve ser reduzida a nível em que ajustes do posicionamento final possam ser executados automaticamente. 
Na programação off-line, um programa pode estar contido em um disque te ou ser transmitido 
eletronicamente (via rede); pode ser parte de uma biblioteca completa de programas desenvolvidos para 
aquele modelo de robô, embora não tenha sido desenvolvido especificamente naquele robô. 
 
Linguagens de programação derobôs industriais 
Atualmente, após a padronização pela ISO, as linguagens de programação para comunicação homem-
máquina já são bem conhecidas; além disso, temos também a padronização da interface máquina-máquina. 
Uma condição importante para as linguagens de programação da inteface-homem-máquina é que elas 
devem, necessariamente, ser interativas. Hoje existem duas correntes de pensamento na estruturação da 
interface homem-máquina. Uma defende que a linguagem seja simples, para ser usada pelos próprios 
operadores sem um treinamento computacional específico. 
 
 
 31 
A outra defende que a linguagem deve prover requisitos corr.putacionais poderosos e que somente técnicos 
especialmente treinados devem desenvolver a programação. Um exemplo dássico da primeira filosofia é a 
linguagem Arla, da ABB; outro exemplo, da segunda corrente, é a linguagem Karel da Fanuc. 
Existem hoje centenas de linguagens de robôs disponíveis comercialmente. Muitas delas baseadas em 
linguagens clássicas como pascal, C, Modula-2, Basic, e Assembler. As linguagens de programacão podem 
ser classificadas de acordo com o sistema de referência do modelo, a estrutura de controle utilizada, o tipo de 
especificação de movimento, a interface com os dispositivos externos e os periféricos a serem utilizados. 
Segundo GONG (1998), as linguagens de programação podem ser classificados em: 
 
• linguagens de movimento ponto-a-ponto; 
• linguagens de movimentação básica, linguagem de baixo nível (Assembly); linguagem de 
programação não-estruturada de alto nível; 
• linguagem de programação estruturada de alto nível; 
• linguagens do tipo NC (Numeric Command). 
 
Conforme a norma ISO TR 10562, a linguagem ICR é um pseudocódigo de baixo nível com elementos 
básicos suficientes para permitir que qualquer linguagem de alto nível seja traduzida para ela. Para que isso 
seja possivel, devem ser desenvolvidos compiladores adequados. Cada tradutor irá fazer uso das 
capacidades da ICR do modo que lhe for mais conveniente, a fim de satisfazer ao usuário final. Apenas a 
título de exemplo, são descritas algumas técnicas para implememação de linguagens comuns. 
 
Linguagens tipo Basic 
Caracterizam-se por um algoritmo linear e simples, sem compilação em módulos separados, sem abstração 
de dados ou algo ritmos; existem apenas tipos de dados prédefinidos, e as chamadas às sub-rotinas não 
utilizam passagem de argumentos. Esse tipo de linguagem geralmente é interpretado, traduzido para ICR e 
somente depois executado, linha por linha. Como as linhas de código são sintaticamente independentes, esse 
método simples de interpretação não causa problemas. 
 
Linguagens tipo Pascal 
Esse tipo de linguagem caracteriza-se pelo encorajamento à programação estruturada. As funções e 
procedimentos podem ter argumentos e as variáveis podem ser globais ou locais (a uma função ou 
procedimento). Recursão é permitida e facilmente implementada e, em alguns casos (Modula 2 e ADA) , a 
programação pode ser modular. Nesse último caso, um ligado r deve providenciar a resolução das referências 
externas e converter os módulos em um único executável ICR. A linguagem ICR não oferece suporte nativo 
para ligação dinâmica. Se for necessário utilizar essa técnica, o ligador dinâmico deve ser implementado de 
forma independente. 
A passagem de parâmetros deve ser feita por meio da pilha da esquerda para a direita, ou seja, o primeiro 
elemento a ser empurrado para a pilha será aquele mais à esquerda (na linguagem original) e no topo da 
pilha estará aquele mais à direita. Deve-se prestar especial atenção à estruturação dos blocos da linguagem, 
uma vez que o espaço de pilha reservado para as variáveis depende disso. Como a ICR não faz distinção 
entre funções e procedimentos, a pilha deve ser esvaziada ao final das chamadas de procedimentos. 
 
Linguagens tipo C 
Caracterizam-se principalmente pela possibilidade de declaração de variáveis na abertura de qualquer bloco 
(delimitado por [ ], em C) e pela capacidade de se usarem matrizes ou ponteiros de forma indistinta. A 
primeira característica pode ser implementada diretamente com os comandos BLKBEG e DECLVAR, mas a 
segunda apresenta problemas, pois a ICR prefere que os dados tenham tipos explícitos. Recomenda-se fazer 
a atribuição de tipo, sempre que não for realmente impossível. 
 
 
 
 
 
 32 
Linguagens do tipo Lisp 
Têm como característica básica a habilidade de trabalhar com listas encadeadas e a intercambiabilidade de 
dados e programas. Esse tipo de linguagem requer um acurado gerenciamento de memória. Apesar de ser 
possivel escrever compiladores para essas linguagens, recomenda-se consulta a literatura especifica. 
 
Linguagens tipo Forth 
Pelo fato de utilizar basicamente operações baseadas na pilha e pela semelhança estrutural, esse tipo de 
linguagem não apresenta maiores problemas de implementação. A única ressalva fica por conta da 
implementação de múltiplas pilhas. 
 
Linguagens orientadas a objeto 
Linguagens desse tipo estão fora dos objetivos do nosso texto e não têm grande utilidade na área aplicada de 
robótica. Como a ICR possui suporte a todos os tipos de dados comuns em robótica e suporte às operações a 
eles associadas, pode-se geralmente cair em alguns dos casos anteriores. 
Muitos robôs industriais são amplamente utilizados em processos de manufatura, como tarefas de montagem, 
manipulação de materiais, soldagem a arco/ponto, pintura, carga e descarga de Centros de Usinagem e em 
algumas aplicações especiais, como exploração submarina e pesquisa de próteses para deficientes. Estima-
se que haja no mundo cerca de cem fabricantes de robôs. A Tab. 6.1 lista alguns desses fabricantes e suas 
respectivas linguagens de programação. 
Tabela 6.1 – Fabricantes de robos e suas linguagens de programação 
Fabricante Linguagens de Programação 
ABB Arla, Rapid 
Fanuc KAREL 
Reiss IRL 
Staubli V+ 
Adept V+ 
Comau PDL2 
Eshed ACL 
IBM AML/2 
Kawasaki AS 
Motoman Inform 1, Inform 2 
Nachi SLIM 
Panasonic Parl 1 , Parl 2 
PSI PSI 
Sansung FARL-II 
Seiko DARL 4 
Toyota TL-1 
TQ TQ 
 
Simulação de robôs 
Hoje em dia os robôs têm uma larga aplicação na indústria e na manufatura. Exemplo disso são os vários 
programas de desenvolvimento lançados nacional e internacionalmente, como, por exemplo: Recope (Grupo 
de Automação e Manufatura), Espirit, Brite e Eureka, grandes programas de pesquisa que, entre suas linhas, 
focalizam a robótica como um de seus. temas. 
Os principais esforços no desenvolvimento e aplicações da robótica sem dúvida recaem na indústria 
automobilistica. Os benefícios da auto mação flexível foram incorporados pesadamente nos processos de 
manufatura automotiva auto matizada. As indústrias automotivas têm encorajado a utilização de robôs em 
outras áreas, estimulando seus fornecedores a utilizar a mesma tecnologia. 
Muitos robôs comerciais têm largo uso em tarefas de montagem e manufatura, como manipulação de 
material, soldagem a arco/ponto, montagem de partes, pintura, carga e descarga, etc. 
As técnicas de CAD encontraram extensivo uso nos projeto de engenharia, auxiliando o usuário em 
processos que envolvam desenvolvimento de diagramas e desenhos de alta complexidade. 
 
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Entretanto, no que diz respeito a processos que envolvam movimentação de peças, há necessidade de um 
estudo mais aprofundado através de simulação. 
A extensão das técnicas de CAD/CAM também é desejável no domínio da robótica. Entretanto a cinemática 
envolvida nos movimentos do robô é consideravelmente mais complexa do que a relacionada com os 
movimentos xyz dos centros de usinagem e com os movimentos do efetuador e das juntas do robô. Some-se 
a isso a necessidade de utilizar de um ambiente capaz de simular úma grande variedade de robôs e tipos de 
configurações disponíveis no mercado. 
Apesar dessas dificuldades, a simulação veio para prover um ambiente gráfico capaz de gerar uma interação 
suave com as diversas linguagens de programação de robôs existentes no mercado. Benefícios