AULA 1.robótica

SISTEMAS ROBÓTICOS

Docente: Talitha Ferreira

4. Características 5. Aplicações

6. Acessórios 7. Bibliografia

• Desenvolver a competência para realizar a programação de robôs manipuladores.

• Realizar a integração de células robotizadas e efetuar reparos em sistemas robóticos.

• Conhecer as diversas aplicações dos robôs na indústria.

• Compreender as normas de segurança industriais para manipulação de robôs.

4. Características 5. Aplicações

6. Acessórios 7. Bibliografia

– Não é uma simples máquina que

repete operações. (máquina de lavar)

– Não é um simples processador de informações. (computador)

• De acordo com a RIA - EUA (Associação das Industrias de Robótica):

“Um robô industrial é um manipulador programável, multifuncional, projetado para mover materiais, peças, ferramentas, ou dispositivos especiais em movimentos variáveis, programados para a realização de uma variedade de tarefas.”

• 1921 – Karel Capek escreveu a peça R.U.R. (Rossuum’s Universal Robots).

• 1939 – Isaac Asimov: Mais de 500 publicações com temas

relacionados a robôs. Na concepção de Asimov, robôs ajudam o humano em tarefas, protegendo-os contra o mal.

• 1962 – Os Jetsons. • 1977 – Star Wars. • 1987 – RoboCop. • 2004 – Eu, Robô. • 2008 – Wall-e.

• De acordo com a RIA - EUA (Associação das Industrias de Robótica):

equipamentos baseados em água:

– Clepsidras, ou relógios de água, com ponteiros, sinos e figuras que se moviam.

– Seus relógios foram os mais precisos até a invenção dos relógios com pêndulos, no século XVII.

• Geômetra e engenheiro grego Heron de Alexandria, construiu diversas invenções na área da automação.

– Primeira máquina de vender bebidas.

– Criou um autômato que possuía autonomia para andar para frente.

na civilização ocidental:

– Foi projetado para parecer com um cavaleiro contemporâneo. – Ele usava uma armadura completa, incluindo um capacete, e

tocava flauta, assim como um pato mecânico que se alimentava. – Após expor para sociedade as primeiras criações robóticas, a

tecnologia avançou a ponto das pessoas preverem o uso das criaturas mecânicas como força de trabalho

– Produzia tecidos com padrões diferentes.

– Foi a primeira máquina a usar cartões perfurados para controlar uma sequencia de operaçoes.

– Era “programado” por cartões perfurados, que depois foram usados nos primeiros computadores.

"R.U.R.”, do escritor checo Karel Capek (1921).

• “Robô vem do termo checo “robota”, que significa trabalho forçado.

• Os Robôs eram escravos, criados para satisfazer a vontade dos homens. • Não eram mecânicos, mas criados por

“engenharia genética”.

• Capek morre em 1938, perseguido pela Gestapo…

• Um robô não pode causar dano a um ser humano nem,

por omissão, permitir que um ser humano sofra;

• Um robô deve obedecer às ordens dadas por seres

humanos, exceto quando essas ordens entrarem em

conflito com a Primeira Lei;

• Um robô deve proteger sua própria existência, desde que

essa proteção não se choque com a Primeira nem com a

Segunda Lei da robótica;

pesquisas com robôs reais.

• 1947: Impulsionados pelo programa da bomba atômica, o

Laboratório Nacional em Argonne desenvolve o primeiro manipulador robótico tele-operado:

da robótica”

– Cria o primeiro robô fabricado para a industrialização, chamado Unimate.

– Este robô foi vendido para General Motors, passando a trabalhar na linha de montagem em Nova Jersey, em 1961.

demonstra o primeiro robô inteligente em 1968.

• O robô é capaz de interpretar visualmente o meio onde está inserido, localizar objetos, navegar entre os objetos e raciocinar sobre suas ações.

• Foi nomeado “Shakey” por causa de seus movimentos erráticos e “Balançantes”.

exército americano:

– Os movimentos são comandados por um operador dentro do robô, mecanicamente.

Unimation e inicia a produção no Japão.

• 1969: Na universidade de Stanford um braço robô é desenvolvido e se transforma em um padrão para projetos de pesquisa:

– O braço é o primeiro impulsionado eletricamente e controlado por um computador.

manipulador PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly):

– O PUMA foi um dos maiores sucessos comerciais de todos os tempos e ainda é usado em industrias e laboratórios de pesquisa.

SCARA:

– Selective Compliant Articulated Robot Arm

• Desenvolvido pela Universidade de Yamanashi, é usado em industrias de montagem de pequenas peças:

– Computadores, Componentes eletrônicos, Placas de circuito impresso.

industriais, alimentado principalmente pelo aumento da qualidade e a diminuição do ciclo de vida da indústria automobilística.

• 1982: Robótica é reconhecida como tecnologia estratégica pela ONU.

• 1982 Fanuc do Japan e General Electric formam uma joint venture para comercializar robôs nos USA.

• 1986: Com a licença da Unimation terminada, Kawasaki desenvolve e produz sua própria linha de robôs.

protótipos de robôs humanóides. • Modelo P1: – 195 cm – 175 kg. • Modelos P2 (1996) e P3 (1997) são protótipos para o Robô Asimo.

• O mundo para para assistir, ao vivo, pela internet, imagens transmitidas de Marte pelo robô móvel Sojourner.

• Robô controlado a partir da Terra. • Grande sucesso para a NASA.

• Novas empresas são criadas e se fundem.

• Pesquisa com ênfase em robôs móveis e humanóides. • Grandes Fabricantes: – ABB – GE/Fanuc – Motoman-Yaskawa – Kawasaky – Honda – Kuka – Centenas de outros..

2. Introdução 3. Definições 4. Características 5. Aplicações 6. Acessórios 7. Bibliografia

determinada máquina ou processo industrial, com o objetivo de: – aumentar a sua eficiência,

– maximizar a produção com o menor custo, – melhores condições de segurança,

– reduzir o esforço ou a interferência humana sobre esse processo ou máquina.

providos de máquinas para auxiliá-los em seus trabalhos. • A Automação Industrial visa, principalmente, a produtividade,

qualidade e segurança em um processo.

• Entre os dispositivos eletro-eletrônicos que podem ser aplicados estão:

– Computadores, controladores lógicos programáveis (CLP, CNC, SDCDs)

– Robôs, manipuladores e atuadores.

• Estes equipamentos em alguns casos, substituem tarefas humanas ou realizam outras que o ser humano não consegue realizar.

robôs e sistemas robóticos.

– Define as principais características de funcionamento. – Descreve como devem ser especificados

• Grau de Liberdade; • Envelope de trabalho; • Resolução; • Acurácia; • Repetibilidade; • Carga e Tamanho;

• Velocidade, Aceleração e Ciclo; • Overshoot;

robôs e sistemas robóticos.

– Define as principais características de funcionamento. – Descreve como devem ser especificados

• Grau de Liberdade; • Envelope de trabalho; • Resolução; • Acurácia; • Repetibilidade; • Carga e Tamanho;

• Velocidade, Aceleração e Ciclo; • Overshoot;

observação de algo.

• Objetos possuem 6 diferentes direções, nas quais podem se mover no espaço:

– Translações:

• No eixo X, Y e Z. – Rotações

• Roll (rotação ao redor de X), Yaw (ao redor de Y) e Pitch (ao redor de Z)

– Cada eixo (ou articulação) existente no manipulador cria um grau de liberdade.

• Associados aos movimentos das juntas do manipulador. • Manipuladores industriais tem de 4 a 6 graus, tipicamente.

– Uma região no espaço tri-dimensional que a mão ou a ferramenta de trabalho que o manipulador possui consegue alcançar.

• Depende do projeto mecânico do robô.

– Resolução é a menor mudança de posição possível que o robô pode realizar ou que seu sistema de controle pode perceber.

• Característica determinada pelo projeto do robô e de seu controle. • Três tipos:

– A habilidade do robô posicionar o atuador em uma posição do espaço.

– A acurácia depende da carga

• Pode ser descrita como metade da resolução de controle, pois no pior caso:

– A habilidade do robô retornar consistentemente a uma posição previamente alcançada.

– A repetibilidade não depende da carga. • É uma medida estatística.

• Se a posição desejada não é atingida, mas sempre o mesmo erro acontece, então a acurácia é ruim mas a repetibilidade é boa.

– É o peso máximo que o robô é projetado para operar repetidamente com a mesma acurácia.

• Tamanho:

– Tamanho total do robô • Velocidade:

– Velocidade máxima que a ponta do robô consegue se mover quando totalmente estendido.

• Aceleração:

– Tempo que o robô demora para sair do repouso até a velocidade de operação

• Ciclo:

– O tempo que um robô leva para pegar um objeto em um certa posição e colocar em outra, retornando ao ponto de partida.

– A máxima distância em respeito ao ponto desejado, durante a estabilização.

• Quantifica a capacidade do robô para parar de forma suave e precisa e um ponto.

2. Introdução 3. Definições 4. Características 5. Aplicações 6. Acessórios 7. Bibliografia

estruturais rígidos (corpos e elos) conectados entre si através de articulações (juntas), sendo o primeiro corpo denominado base e o último extremidade terminal, onde será vinculada a ferramenta.

tamanhos, capacidades..

• A maioria dos robôs manipuladores disponíveis hoje foi construindo

seguindo uma das seguintes configurações:

– Cartesiano (ou retangular ou linear) e Gantry

– Cilíndrico (ou Post-type)

– Esférico (ou Polar)

– Articulado (ou com juntas)

– SCARA

– As três primeiras, perto da base, que são as chamadas juntas

principais porque elas permitem posicionar a ferramenta em qualquer posição no espaço;

– As três finais, perto da ferramenta, que são chamadas juntas do punho, permitem orientar a ferramenta.

• Na classificação de robôs, somente as três juntas principais são

consideradas. Isto porque elas determinam o tamanho do espaço de trabalho e as propriedades mecânicas do braço.

rotação, mas articuladas horizontalmente e paralelamente, e uma prismáticas. São referidos como robos SCARA.

• Criado para manipular objetos pequenos com precisão

• Também denominados robôs antropomórficos.

– peso do próprio 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 frequência é usada uma estrutura oca.

2. Introdução 3. Definições 4. Características 5. Aplicações 6. Acessórios 7. Bibliografia

– Dull, – Dirty,

– Dangerous, e – Difficult.

• Robôs devem executar tarefas chamadas “4H Jobs”: – Hot,

– Heavy,

– Hazardous, e – Humble.

• Eliminar trabalhos perigosos • Aumentar taxa de produção

• Melhorar a qualidade do produto • Aumentar flexibilidade do produto • Reduzir desperdício de material • Reduzir custo de capital

– Bem estabelecidas, baseadas em manipuladores. – As aplicações de ponta, baseadas em robôs móveis.

– As possíveis aplicações futuras, baseadas em robôs móveis e humanóides.

• A grande maioria de robôs são utilizados pelas indústrias para tarefas repetitivas.

• Estima-se que em 2004 atingiu-se a quantidade de 1 milhão de robôs industriais.

• Tarefas domésticas simples:

– aspirador de pó ou

– limpadores de piscinas.

• Exploração:

– Espacial

– Submarina

– Ambientes Perigosos

• Medicina:

– Assistentes em cirurgias.

• Entretenimento.

2. Introdução 3. Definições 4. Características 5. Aplicações 6. Acessórios 7. Bibliografia

– Garras de dois dedos – Garras de três dedos

– Garras para objetos cilíndricos – Garras para objetos frágeis – Garras de Juntas

– Garra Eletromagnética ou à Vácuo

• Ferramentas especializadas

• A variação em tamanho das pecas:

– Muda durante a produção?

– Muda em um mesmo ponto de trabalho (loading - unloading)?

• A peça pode ser riscada ou entortada pela manipulação?

– Peso do objeto;

– Velocidade e aceleração durante a manipulação;

– Fricção entre o objeto e a garra;

• Ampla gama de ferramentas para as

diferentes aplicações industriais típicas

• Solda Ponto

• Solda Arco

• Aplicação de Fluidos (pintura, colagem, etc)

• Montagem

2. Introdução 3. Definições 4. Características 5. Aplicações 6. Acessórios 7. Bibliografia

mecatrônica. EDUCS.

• ROMANO. Robótica Industrial. Bluncher

• FULLER. Robotics: Intruduction, Programming and projects.

New Jersey