Trajet ´oria do Robot e Abordagem `a Aeronave

Tanto no procedimento de pintura como no procedimento de despintura, o robot move-se em torno do per´ımetro do avi ˜ao, iniciando pela parte frontal do mesmo, contornando a asa e seguindo o seu caminho at ´e `a traseira da aeronave. A trajet ´oria padr ˜ao (v ´alida para qualquer tipo de avi ˜ao com uma configurac¸ ˜ao semelhante) tomada pelo robot est ´a representada na Figura 4.9.

Figura 4.9: Trajet ´oria do robot em torno do avi ˜ao

Durante a trajet ´oria, o robot posiciona-se de frente para o avi ˜ao e desloca-se lateralmente, valendo- se das suas rodas omnidirecionais. Este movimento ser ´a, na maior parte do tempo, um movimento retil´ıneo. No entanto, junto `a asa do avi ˜ao ser ´a necess ´ario o robot mudar de direc¸ ˜ao, pelo que a plataforma rob ´otica ter ´a de executar uma rotac¸ ˜ao sobre o seu centro. Este tipo de movimento permitir ´a que o robot contorne a asa e o estabilizador horizontal, pintando de forma cont´ınua as superf´ıcies do avi ˜ao.

Como j ´a foi referido, qualquer aeronave ser ´a sempre pintada ou despintada por dois robots, um de cada lado, em relac¸ ˜ao ao seu eixo longitudinal. Sendo assim, apenas um dos lados da aeronave ser ´a analisado, uma vez que o avi ˜ao ser ´a sim ´etrico e, portanto, o robot do outro lado ter ´a um procedimento id ˆentico.

O procedimento adotado pelo robot ter ´a o objetivo de otimizar os movimentos, evitando erros de precis ˜ao e consumos energ ´eticos desnecess ´arios, pelo que se dar ´a primazia ao movimento do brac¸o rob ´otico em relac¸ ˜ao ao movimento da barra elevat ´oria, e prioridade ao movimento desta ´ultima em relac¸ ˜ao ao movimento da plataforma rob ´otica. Desta forma, acredita-se que a programac¸ ˜ao e localizac¸ ˜ao do robot ser ´a facilitada.

Com o intuito de reproduzir o trabalho manual atualmente aplicado, o avi ˜ao ´e dividido por secc¸ ˜oes de igual espac¸amento, daqui para a frente designadas por faixas. O robot aplica e remove tinta em cada uma das faixas separadamente, passando para a seguinte quando concluir o trabalho na secc¸ ˜ao em que se encontra. Um exemplo desta divis ˜ao da superf´ıcie da aeronave pode ser consultado na Figura

4.10.

Figura 4.10: Exemplo da divis ˜ao da superf´ıcie do avi ˜ao em v ´arias faixas

Assim, durante o percurso, a plataforma AGV executa o movimento lateral e imobiliza-se no centro de cada faixa, permitindo ao brac¸o rob ´otico e `a barra elevat ´oria realizar o trabalho de pintura. Devido ao car ´acter curvo da superf´ıcie do avi ˜ao, a plataforma nesses momentos ter ´a de se mover para a frente e para tr ´as, de forma a que o brac¸o rob ´otico chegue a todos os locais, sem colidir com a estrutura do avi ˜ao.

As faixas ter ˜ao o comprimento m ´aximo suportado pelo envelope de trabalho do brac¸o rob ´otico, que ser ´a analisado de seguida, juntamente com as considerac¸ ˜oes de seguranc¸a para a deslocac¸ ˜ao do robot.

Deslocac¸ ˜oes do Robot

Por motivos de seguranc¸a, urge considerar a acelerac¸ ˜ao e desacelerac¸ ˜ao m ´axima suportada pelo robot durante as deslocac¸ ˜oes mencionadas. Com isto pretende-se evitar que a estrutura perca o equil´ıbrio e tombe.

Inicialmente em repouso, o robot sofre a ac¸ ˜ao do seu peso (m.g) e da forc¸a normal de reac¸ ˜ao da superf´ıcie (N ) nos seus apoios (Figura 4.11). Nesta representac¸ ˜ao simplificada do robot, c ´e a dist ˆancia horizontal entre o apoio A e o centro de massa (para simplificac¸ ˜ao, considera-se que aqui est ´a aplicado todo o peso) e h ´e a altura a que se encontra o centro de massa.

Figura 4.11: Forc¸as que atuam sobre o robot em repouso

Ao iniciar o movimento, quebra-se o equil´ıbrio de forc¸as em que o corpo se encontrava. O robot passa a ter uma certa acelerac¸ ˜ao, fruto da forc¸a resultante do acionamento dos motores da plataforma

AGV. Esta forc¸a ´e igual ao produto da massa do robot pela acelerac¸ ˜ao e pode ser representada com aplicac¸ ˜ao no centro de massa deste equipamento (Figura 4.12).

Figura 4.12: Forc¸a resultante no movimento do robot

Segundo as leis da f´ısica din ˆamica, o momento, em relac¸ ˜ao a um ponto, das forc¸as que atuam num corpo ´e igual ao momento, em relac¸ ˜ao ao mesmo ponto, das forc¸as resultantes que atuam nesse corpo [56].

No caso do robot se deslocar para a direita, com uma acelerac¸ ˜ao superior `a acelerac¸ ˜ao m ´axima permitida, o ponto B deixa de estar em contacto com o ch ˜ao e, consequentemente, deixa de haver forc¸a de reac¸ ˜ao normal nesse ponto.

Assim, em relac¸ ˜ao ao ponto A:

m.g × c = m.a × h (4.1)

⇒ a = c hg

Para o c ´alculo do centro de massa, consideraram-se as massas dos v ´arios componentes do robot e a localizac¸ ˜ao do respetivo centro de massa, em relac¸ ˜ao ao ch ˜ao. Estes valores est ˜ao representados na Tabela 4.4.

Tabela 4.4: Massa e posic¸ ˜ao relativa do centro de massa de cada um dos componentes do robot Massa [Kg] z[mm]

Plataforma AGV 909 250

Torre de Elevac¸ ˜ao 198 5 900 Suporte da Barra 152 11 800 Barra Elevat ´oria 61 11 800 Controlador do Brac¸o Rob ´otico 56 500

Tanque de Tinta 48 500

Brac¸o Rob ´otico 37 11 800 Motor de Elevac¸ ˜ao 5 500 Equipamento de Operac¸ ˜ao 5 11 800

Desta forma, calcula-se que o centro de massa se encontre 3 m acima do n´ıvel do ch ˜ao. Importa tamb ´em esclarecer que, a n´ıvel lateral, o peso se encontra distribu´ıdo uniformemente, de forma a que

o centro de massa se encontre alinhado com o centro da plataforma.

Tendo o centro de massa do robot e sabendo que a plataforma tem 1,5 m de largura e 2,5 m de comprimento, atrav ´es da equac¸ ˜ao 4.2 obt ´em-se uma acelerac¸ ˜ao m ´axima lateral de 2,4 m/s2_.

Utilizando todo o mesmo racioc´ınio, mas agora para calcular a acelerac¸ ˜ao m ´axima longitudinal, apura-se que o centro de massa se encontra 0,13 m `a frente do centroide da plataforma e que a acelerac¸ ˜ao m ´axima longitudinal permitida ´e 3,6 m/s2_.

Envelope de Trabalho

Para determinar a largura m ´axima das faixas, analisou-se o envelope de trabalho do brac¸o rob ´otico FANUC Paint Mate 200 iA/5L (Figura 4.13).

Figura 4.13: Envelope de trabalho do brac¸o rob ´otico [57]

Com o Solid Works, modelou-se o envelope de trabalho do brac¸o rob ´otico e, utilizando um modelo CAD de um dos avi ˜oes intervencionados na OGMA estimou-se aquela que seria a largura m ´axima (em linha reta) alcanc¸ada pela ponta do brac¸o rob ´otico.

Durante esta tarefa, foi notado que essa medida n ˜ao seria a mesma para a atuac¸ ˜ao em superf´ıcies verticais e para a atuac¸ ˜ao em superf´ıcies horizontais. Quando deparado com uma superf´ıcie vertical, o robot pode atuar na sua zona ´otima, sem constrangimentos. No entanto, se a superf´ıcie for horizontal, o robot ter ´a de chegar a uma ´area muito pr ´oxima da sua base, o que dificultar ´a o processo, encurtando a largura m ´axima alcanc¸ada.

Para as superf´ıcies verticais o robot atinge uma largura de 1,60 m e para as superf´ıcies horizontais atinge uma largura de 1,15 m. Esta disparidade de alcance faria com que as faixas n ˜ao fossem retas e uniformes. Por isso, optou-se por utilizar sempre a medida m´ınima para manter a uniformidade das faixas.