Robótica Industrial

Automação da Produção • Automação

– É uma tecnologia que faz uso de sistemas mecânicos, elétricos, eletrônicos e de computação (emprego de robôs) para efetuar o controle de processos produtivos.

– Exemplo: linha de montagem automotiva.

– Pode ser fixa, flexível e programável • Fixa

– As máquinas são específicas para o produto a ser produzido

• Flexível – A máquina pode ainda ser programada para produzir um produto semelhante.

• Programável – A variedade de produtos diferentes que pode ser produzida é alta.

– É empregada, por exemplo, numa linha de montagem automotiva.

Automação da Produção

Automação da Produção

• Os robôs são totalmente programáveis, possuem braços móveis e são empregados em uma variedade de atividades

– Carregamento e descarregamento de máquinas

– Soldagem

– Pintura e jateamento

– Processos de conformagem e usinagem

Automação da Produção • Pintura Automotiva

Automação da Produção • Usinagem Automatizada

Automação da Produção • Soldagem Automatizada

Fundamentos da tecnologia de robôs

• A robótica abrange tecnologia de mecânica, eletrônica e computação. Alem disso, participam em menor grau teoria de controle, microeletrônica, inteligência artificial, fatores humanos e teoria de produção.

• Trataremos apenas de robôs industriais (empregados na automação da produção).

• Na terminologia apresentada para robôs industriais, um robô será composto de um circuito eletrônico computadorizado de controle e um mecanismo articulado denominado manipulador.

• Usaremos de maneira indistinta os termos – robô,

– braço mecânico,

– mecanismo robótico,

– manipulador,

– manipulador mecânico

– manipulador robótico

Anatomia dos Braços Mecânicos Industriais • Braço

– Elos unidos por juntas de movimento relativo.

– O braço é fixado a base por um lado e ao punho pelo outro

• Juntas – São acopladas aos acionadores (por exemplo motores) para

realizarem os movimentos individualmente

– São instruídas por um sistema de controle.

Anatomia dos Braços Mecânicos Industriais • Punho

– Várias juntas próximas entre si , que permitem a orientação do órgão terminal .

• Órgão Terminal – Mão ou ferramenta destinada a realizar a tarefas específica

Anatomia dos Braços Mecânicos Industriais

Anatomia dos Braços Mecânicos Industriais

• Tipos de Juntas ou Articulações – Prismática ou linear:

• Move em linha reta. São compostas de duas hastes que deslizam entre si;

– Rotativa de torção ou torcional T

• Os elos de entrada e de saída tem a mesma direção do eixo de rotação da junta.

– Rotativa rotacional R:

• Os elos de entrada e de saída são perpendiculares ao eixo de rotação da junta.

– Rotativa revolvente V:

• O elo de entrada possui a mesma direção do eixo de rotação, mas o elo de saída e perpendicular a este.

Anatomia dos Braços Mecânicos Industriais

• Junta prismática ou linear

– Move em linha reta. São compostas de duas hastes que deslizam entre si;

Anatomia dos Braços Mecânicos Industriais

• Rotativa de torção ou torcional T

– Os elos de entrada e de saída tem a mesma direção do eixo de rotação da junta.

Eixo de rotação: ------

Anatomia dos Braços Mecânicos Industriais

• Rotativa rotacional R – Os elos de entrada e de saída são perpendiculares ao eixo de rotação da junta.

Eixo de rotação

Eixo de rotação: ------

Anatomia dos Braços Mecânicos Industriais

• Rotativa revolvente V:

– O elo de entrada possui a mesma direção do eixo de rotação, mas o elo de saída e perpendicular a este.

Eixo de rotação: ------

Anatomia dos Braços Mecânicos Industriais

• Configuração dos robôs – Um braço mecânico é formado pela base, elos, juntas e punho. – O punho é dotado de movimentos destinados a orientar (apontar) o

órgão terminal. – A movimentação dos elos e a orientação do punho são realizadas por

juntas, que são articulações providas de sistemas de acionamento.

Configuração dos robôs • Nomenclatura para os manipuladores é baseado nos tipos de juntas

utilizadas na cadeia de elos. • Manipulador TRR: primeira junta (da base) torcional, e as duas seguintes

seriam rotacionais. • O punho segue a mesma notação.

Configuração dos robôs • Configurações típicas para o braço e o punho

de robôs industriais

Configuração dos robôs

Configuração dos robôs • Robô Cartesiano:

– Usa três juntas lineares. É o robô de configuração mais simples. Ele desloca as três juntas uma em relação a outra.

Configuração dos robôs • Robô Cilíndrico:

– Ele possui na base uma junta linear (L), sobre a qual apóia-se uma junta rotativa (revolvente (V)) . Uma terceira junta linear (L) é conectada na junta rotativa formando uma configuração LVL

V

L

L

Configuração dos robôs • Robô Scara:

– Ele possui duas juntas rotativas e uma junta linear

V R

L

Punho • Movimentos do Punho

– Os movimentos do punho possuem nomenclatura específica

Configuração de punhos • Punho RT

R T

Configuração de punhos

–Punho TRT T

R T

Órgão Terminal • É usado para descrever a mão ou ferramenta que esta conectada

ao pulso, como por exemplo, uma pistola de solda, garras, pulverizadores de tintas, entre outros.

• Alguns órgãos terminais são dotados de sensores que fornecem informações sobre os objetos.

• Os órgãos terminais mais comuns utilizados pelos robôs são: – Garras de 2 ou mais dedos – Ventosas de sucção – Imas ou eletroímãs – Ganchos – Colheres

Órgão Terminal • Garra de dois dedos

– Modelo simples e com movimentos paralelos ou rotacionais. – Proporciona pouca versatilidade na manipulação dos objetos,

pois existe limitação na abertura dos dedos. A dimensão dos objetos não pode exceder esta abertura.

Órgão Terminal

• Garra para objetos cilíndricos • consiste de dois dedos com semicírculos, os quais

permitem segurar objetos cilíndricos de diversos diâmetros diferentes.

Órgão Terminal • Garra articulada

– A garra articulada tem a forma mais similar a mão humana, a qual proporciona uma versatilidade considerável para manipular objetos de formas irregulares e tamanhos diferentes.

– Esta característica esta relacionada com a quantidade de elos.

Órgão Terminal • Além das garras, ventosas e ganchos, algumas

aplicações exigem ferramentas especificas, entre as quais citam-se:

• Ferramenta para solda a ponto • Ferramenta para solda a arco • Pistola de pintura • Dispositivos para furação ou rosqueamento • Ferramentas especiais

Sistema de Acionamento (atuadores) • Acionadores são dispositivos responsáveis pelo movimento das

articulações (juntas) e do desempenho dinâmico do robô. – Elétricos

• Exemplo: Motor de corrente contínua. • Motor é um dispositivo que produz movimento de rotação baseado na

circulação de uma corrente elétrica sob um campo magnético que produz uma força contraeletromotriz induzida

Campo magnético

Força contra-eletromotriz induzida

Sistema de Acionamento (atuadores) • Acionadores Hidráulicos

• Utilização de óleo • Principais componentes : motor, cilindro, bomba de óleo, válvula e

tanque de óleo. • Motor: responsável pelo fluxo de óleo no cilindro em direção ao pistão

que movimenta a junta. • É geralmente associado a robôs de maior porte, quando comparados

aos acionadores pneumáticos e elétricos. • A precisão em relação aos acionadores elétricos é menor.

• Acionadores Pneumáticos • São semelhantes aos acionadores hidráulicos, porém a diferença é a

utilização de ar ao invés de óleo

https://www.youtube.com/watch?v=CTJZJerzZPY

https://www.youtube.com/watch?v=wURRENFrYks

Sistema de Acionamento (atuadores)

Observando o gráfico compare a relação custo X capacidade de carga entre um acionador elétrico e um hidráulico