CAPTULO 8 1 Robs industriais 2 Classificao dos

CAPÍTULO 8 1. Robôs industriais 2. Classificação dos robôs industriais 3. Sensores 4. Acionamento e controle de robôs 5. Precisão e capacidade de repetição 6. Garras e ferramentas © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

1. Robôs industriais • O braço do robô executa movimentos no espaço, transferindo objetos e ferramentas de um ponto para outro, instruído pelo controlador e informado sobre o ambiente por sensores. • Na extremidade do braço, existe um atuador usado na execução de suas tarefas. • Todo braço de robô é composto de uma série de vínculos e juntas. • É a junta que conecta dois vínculos e com isso permite o movimento relativo entre eles. © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Junta e vínculos em um braço de robô © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Juntas robóticas • As juntas, também denominadas eixos, são o que permite a um robô se mover para várias posições e, assim, executar várias tarefas. • O movimento da junta de um robô pode ser linear ou rotacional. • O número de juntas determina os graus de liberdade do robô. • A maior parte dos robôs possui de três a seis eixos, os quais podem ser divididos em duas classes: eixo do corpo e eixo da extremidade do robô. • Os eixos da base do corpo, que permitem movimentar a ferramenta terminal para determinada posição no espaço, são denominados cintura, ombro e cotovelo. © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Tipos de junta Os braços robóticos podem ser constituídos por juntas: • Deslizantes: permitem o movimento linear entre dois vínculos. • Rotativas: sua conexão possibilita movimentos de rotação entre dois vínculos unidos por uma dobradiça comum. • Bola-e-encaixe: conexão que se comporta como uma combinação de três juntas de rotação, permitindo movimentos de rotação em torno dos três eixos. © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Juntas deslizantes: robô cartesiano 3 P © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Junta rotativa: robô industrial 6 R © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Junta do tipo bola-e-encaixe © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

2. Classificação dos robôs industriais • Os robôs industriais podem ser classificados de acordo com: – o número de juntas; – o tipo de controle; – o tipo de acionamento; – a geometria. • As cinco classes ou geometrias principais de um robô (também chamadas de sistemas geométricos coordenados) são: – cartesiana; – cilíndrica; – esférica (ou polar); – de revolução (ou articulada); – Scara (Selective Compliant Articulated Robot for Assembly). © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Eixos de um robô cartesiano (prismático-prismático, PPP) © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Eixos de um robô de coordenadas cilíndricas (RPP) © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Eixos de um robô de coordenadas polares ou esféricas (RRP) © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Eixos de um robô de coordenadas de revolução ou articulado (RRR) © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Eixos de um robô Scara (RRP) © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Comparação da área de trabalho dos tipos de configuração de robôs © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Construção de vínculos • Existem três fatores importantes na construção de vínculos: – carga suportada; – peso do braço; – grau de rigidez do braço. • Um braço pesado necessita de um motor maior, o que torna o custo do robô mais elevado. • Para aumentar a rigidez mecânica do braço sem aumentar seu peso, com freqüência é usada uma estrutura oca. © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Estruturas para a construção de vínculos © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

3. Sensores • O uso de sensores permite que o robô obtenha informações sobre o próprio comportamento e sobre seu ambiente de atuação. • Os sensores podem ser agrupados em duas categorias principais: – internos ou proprioceptivos; – externos ou exteroceptivos. • A maior parte dos robôs utilizados é do tipo convencional, que necessita unicamente de sensores internos; esses sensores podem ser: – Codificadores ópticos (encoders) do tipo incremental ou absoluto, sincros, resolvers, potenciômetros multivoltas, tacômetros etc. • Os codificadores ópticos incrementais estão entre os sensores mais usados. © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Encoders incrementais: princípio de funcionamento © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Encoders incrementais: princípio de funcionamento © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

4. Acionamento e controle de robôs • Os eixos de um robô são acionados por atuadores, que podem ser: hidráulicos, pneumáticos e elétricos. • O controle dos atuadores dos robôs em geral é efetuado mediante o uso de dois métodos: – servocontrolado; – não servocontrolado. • Os robôs não servocontrolados utilizam chaves mecânicas no final do curso de cada junta. O posicionamento de cada eixo é controlado por paradas mecânicas ajustáveis, e não pelo controlador. • Os robôs servocontrolados utilizam sensores internos e, assim, podem conhecer a posição inicial na qual se encontra cada eixo. © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Tipos de acionamento de um braço robótico • Os drivers de acionamento de braços robóticos estão classificados genericamente: – pela forma de movimento, como drivers de rotação e de deslizamento; – pela forma de acionamento, como drivers elétrico, hidráulico e pneumático; – pela forma de conexão, como drivers direto e indireto. • O sistema de acionamento de um braço robótico pode ser classificado, segundo a forma de movimento, em: – Driver de rotação: consiste em um motor que provoca no eixo uma resposta em forma de movimento de rotação. – Driver deslizante: consiste em um cilindro hidráulico ou pneumático. © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Formas de acionamento de um braço robótico • O sistema de acionamento pode ser classificado em: – Elétrico: utiliza motores elétricos que podem ser de corrente contínua, de passo e de corrente alternada. – Hidráulico: utiliza uma unidade hidráulica composta de um motor de movimento rotativo e de um cilindro para a realização de movimentos deslizantes. Essa unidade provoca movimentos em pistões que comprimem o óleo. O controle é feito por válvulas que regulam a pressão do óleo nas duas partes do cilindro. – Pneumático: é composto de motores pneumáticos de movimento rotativo e cilindros pneumáticos de movimento deslizante. © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Sistema de acionamento elétrico de uma junta robótica © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Sistema de acionamento elétrico de uma junta robótica © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Unidade de acionamento hidráulico © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Unidade de acionamento hidráulico © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Quadro comparativo das formas de acionamento elétrico, hidráulico e pneumático © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

5. Precisão e capacidade de repetição • Precisão: capacidade do robô de ir a uma posição desejada em um sistema de referência fixo. • Capacidade de repetição: pode ser entendida como a capacidade do robô de, uma vez conhecida e alcançada uma posição e partindo sempre da mesma condição inicial, voltar à posição com um erro determinado. © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

6. Garras e ferramentas • Os robôs são dotados de terminais do tipo: – Garras ou mãos mecânicas: • com sujeição por pressão; com sujeição magnética; com sujeição a vácuo; com sujeição de peças a temperaturas elevadas; resistentes a produtos corrosivos/perigosos; com sensores etc. – Ferramentas especializadas: • pistolas pulverizadoras; soldagem por resistência por pontos; soldagem por arco; dispositivos de furação; polidoras etc. © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

• As garras podem ser classificadas em: – garra de dois dedos: é a mais comum e seus tipos diferem entre si pelo tamanho e/ou movimento dos dedos; – garra de três dedos: é similar à garra de dois dedos, porém permite a preensão mais firme de objetos de forma circular, triangular e irregular; – garra para a preensão de objetos cilíndricos: consiste em dois dedos com vários semicírculos chanfrados, que permitem segurar objetos cilíndricos de diâmetros diferentes; – garra para a preensão de objetos frágeis: é constituída de dois dedos flexíveis que se curvam para dentro; – garra articulada: projetada para agarrar objetos de diferentes tamanhos e formas; – garra a vácuo e eletromagnética: possui ventosas de sucção conectadas à bomba de ar comprimido que prendem superfícies como chapas metálicas e caixas de papelão; – adaptador automatizado de garras: permite que diferentes sistemas de preensão sejam rapidamente ligados ou removidos de um elemento terminal do robô. © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Formas de movimentação de garras © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Garra de três dedos © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Garra para a preensão de objetos cilíndricos © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Garra para a preensão de objetos frágeis © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Garra articulada © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Garra a vácuo © 2005 by Pearson Education Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.