• O termo robótica refere-se ao estudo e à utilização de robots.
• A origem do termo robô vem da palavra checa "robota" que significa trabalho forçado; •A historia dos robôs passa pela ficção científica, pois o termo robô, deriva do termo checo "robota", que foi utilizado pela primeira vez numa peça de teatro da autoria do checo Karel Capek,em 1922;
•O robô surge do desejo do Homem em reproduzir-se a si próprio por meios mecânicos criando um escravo ideal, isto é, capaz de executar as tarefas humanas, de forma incansável e obediente.
1ªlei:"Um robô não pode ferir um ser humano ou, permanecendo passivo, deixar um ser humano exposto ao perigo".
2ª lei:"O robô deve obedecer às ordens dadas pelos seres humanos, exceto se tais ordens estiverem em contradição com a primeira lei".
3ª lei:"Um robô deve proteger sua existência na medida em que essa proteção não estiver em contradição com a primeira e a segunda leis".
0ª lei:" Um robô não pode causar mal à humanidade nem permitir que ela própria o faça".
O grande escritor americano de ficção científica Isaac Asimov estabeleceu quatro leis muito simples para a robótica:
Manipuladores:
• São robôs que estão fixos ao seu local de trabalho.
Móveis:
• São robôs que se deslocam usando rodas pernas ou algo semelhante.
Humanóides:
• São os robôs que emitam o ser humano.
• Robô Cartesiano
• Robô Cilíndrico
• Robô Esférico
• Robô Articulado
• Robô Scara
• É formado por três eixos;
• Deslocam-se linearmente;
• Tem um eixo horizontal designado por (x) que faz o movimento esquerda/ direita.
• Tem um eixo horizontal designado por (y) que faz o movimento avanço/recuo.
• Tem um eixo vertical designado por (z) que faz o movimento de deslocamento em altura.
• Este robô deriva do cartesiano;
• Este robô é suportado por quatro colunas que assentam em dois trilhos paralelos;
• Nos trilhos colocasse tipo uma ponte rolante por onde vai andar o robô;
• Nessa ponte rolante vai ter um braço de robot que pode subir ou descer;
Vantagens:
• Têm uma elevada rigidez;• Permite o transporte de cargas
elevadas;• Grande exactidão na localização
do actuador;• O controlo deste robô é bastante
simples.
Desvantagens:
• São muito caros;• São robôs de grandes dimensões;• Área de trabalho é pequena.
• Servem para automatizar armazéns;
• Efectuar carregamentos de máquinas;
• Movimentar cargas;
• Entre outros conforme o que se pretende fazer podemos aplica-los em outras funções.
• É constituído por um eixo horizontal (radial y) que faz o movimento de avanço/recuo;
• O eixo horizontal esta montado no eixo vertical (z) que faz o deslocamento em altura;
• O eixo vertical e horizontal assenta numa base rotativa que efectua o movimento angular.
Vantagens:
• Menor rigidez que os robôs cartesianos;
• Permite o transporte de cargas pesadas;
• Maior área de trabalho que o robô cartesiano.
Desvantagens:
• O eixo vertical (z) e o radial (Y) ficam expostos;
• Controlo mais difícil que o cartesiano.
• Serve para servir outras maquinas;
• Manusear materiais onde o espaço é pequeno;
• Entre outros conforme o que se pretende fazer podemos aplica-los em outras funções.
• Este robot e constituído por um braço extensivo;
• O braço extensivo é montado sobre uma base;
• Este robot têm duas coordenadas polares (& e β);
• Tem uma coordenada cartesiana (y).
Vantagens:
• Grandes áreas de trabalho.
Desvantagens:
• Controlo bastante difícil.
• Serve para servir outras maquinas;
• Manusear materiais onde o espaço é pequeno;
• Entre outros conforme o que se pretende fazer podemos aplica-los em outras funções
• Este robot tem uma junção de torção que o faz girar;
• E tem varias junções de rotação;
• Este robot também é o robot que melhor simula o corpo humano.
Vantagens:
• Junções com grande flexibilidade o que permite ser o robot com mais parecenças com o corpo humano.
Desvantagens:
• Só pode ser utilizado numa área de trabalho pequena.
• Devido a ter muitas junções faz com que seja difícil de o controlar e também de o programar.
• Serve para colocar componentes numa placa de circuito impresso;
• No fundo este robô por ser tão flexível serve para quase todas as aplicações industriais;
• Entre outros conforme o que se pretende fazer podemos aplica-los em outras funções.
• Este robô e compacto;
• Tem grande precisão;
• Possui duas juntas rotativas e uma junta linear, que actua sempre na vertical.
Vantagens:
• Estas características o tornam próprios para trabalhos em montagem mecânica ou electrónica que exigem alta precisão.
Desvantagens:
• Têm um alcance limitado.
• Trabalhos de montagem mecânica ou electrónica que exigem alta precisão;
• Entre outros conforme o que se pretende fazer podemos aplica-los em outras funções.
• Dispositivos fixados junto punho de um robô, que permitem realizar uma determinada tarefa;
• A parte do robô que faz a ligação do robô á parte em que se vai trabalhar da-se o nome de robô,
• Os actuadores tem várias aplicações.
Garras: usado para pegar e segurar objectos.
Exemplo:• Carregar, descarregar máquinas ou peças;• Pegar em peças de um transportador e descarrega-las
sobre uma pallet;• Pegar em caixas, garrafas, matérias primas, etc.
Ferramentas: usado para realizar algum trabalho sobre a peça.
Exemplo:• soldagem a arco• pintura • soldagem a ponto
• Mecânicos
• Não Mecânicos
• Ferramentas
• Órgão terminal que utiliza elementos (dedos) mecânicos acionados por mecanismos de pega;
• Tentam simular os movimentos da mão humana;
• Possuem elementos mecânicos (dedos) que fazem o contacto direto com o objecto a ser manipulado que podem ser fixos ou intercambiáveis;
• Carregar e descarregar máquinas;
• Transportar peças;
• Paletizar objetos;
• Manipular caixas, garrafas, matérias primas, etc;
• Manipular ferramentas
• Segurar objetos através da constrição física ou atrito.
Classifica-se de acordo com o número de elementos mecânicos em contacto (dedos):
• Simples - apenas um elemento.• Duplo - dois elementos
mecânicos de contato.
De acordo com a forma de contato com o objeto:
• Contacto interno.• Contacto externo.• Contacto em forma de “V”.• Encaixe, Fricção, Retenção.
Movimento Pivotante:
• Elementos giram em torno de pontos fixos na garra.
• Normalmente utilizam algum tipo de mecanismo articulado.
Movimento Linear:
• Elementos mecânicos deslocam-se entre si paralelamente abrindo-se e fechando-se normalmente são utilizados trilhos como guias.
• Garras de dois dedos.
• Garras de três dedos.
• Garra para objectos cilíndricos.
• Garra para objectos frágeis.
• Tipo mais comum e com grande variedade diferenciam-se pelo tamanho e/ou movimento dos dedos ou movimento de rotação.
• Permitem segurar objectos de forma circular, triangular e irregular com maior firmeza;
• Os dedos são articulados e formados por diversos vínculos.
• Composta de dedos com vários semicírculos chanfrados permitem segurar objetos cilíndricos de diferentes diâmetros.
• Exercem força durante a operação de segurar algum corpo, controladas para não causar nenhum tipo de dano ao mesmo.
• Formado por dois dedos flexíveis que se curvam para dentro de forma a agarrar um objecto frágil.
• Dispositivos com a função de segurar e manipular objectos que utilizam princípios não mecânicos tais como eletromagnetismo e sucção.
• Garras articuladas
• Garras de vácuo
• Garras Electromagnéticas
• Garras adesivas
• Ganchos e cadinhos
• Adaptador automático de garras
• Projectadas para “agarrar” objectos de diferentes tamanhos e formas.
• Sua facilidade em segurar objectos de formas irregulares e tamanhos diferentes deve-se ao grande número de vínculos.
• Projectadas para segurar uma superfície lisa durante a acção do vácuo.
• Estas garras possuem ventosas de sucção conectadas ao sistema de ar comprimido aonde seguram superfícies lisas como chapas metálicas e caixas de papelão.
• Utilizadas para manusear objectos que podem ser magnetizados (ferrosos) através de um campo magnético, principalmente chapas e placas.
• Dispositivos que utilizam substância adesiva para operações de manuseamento de objectos.
• Aplicação em materiais leves como tecido etc.
• Os GANCHOS são indicados para o manuseio de peças que tenham algum tipo de saliência que possa ser utilizada para encaixe.
• Utilizam-se CADINHOS no manuseio de materiais de difícil controle de volume e/ou quantidade como líquidos e pós, produtos granulados, alimentícios, etc.
• Desenvolvido a partir da necessidade de se ter uma garra capaz de segurar diferentes tipos de objectos.
• São dispositivos de processo unidos ao órgão terminal do elemento mecânico manipulador (robô) junto ao seu punho.
• Utilizadas para a realização de trabalho sobre um objecto, para operações de processamento.
• Devem estar rigidamente fixas à extremidade do robô impossibilitando movimentação relativa ao braço mecânico tendo apenas a função de posicionar e orientar a ferramenta em relação à peça a ser trabalhada.
• Os accionadores são dispositivos responsáveis pelo movimento das articulações e do desempenho dinâmico do robô.
• Accionamento Hidráulico
• Accionamento Eléctrico
• Accionamento Pneumático
• Permite valores elevados de velocidade e de força.
• A grande desvantagem é o seu elevado custo.
• Preferíveis em ambientes nos quais os drives eléctricos poderão causar incêndios, como seja na pintura.
• Os principais componentes deste sistema são: motor, cilindro, bomba de óleo, válvula e tanque de óleo.
• O motor é responsável pelo fluxo de óleo no cilindro em direcção ao pistão que movimenta a junta.
• Assim, este tipo de accionador é geralmente associado a robôs de maior porte, quando comparados aos accionadores pneumáticos e eléctricos. Entretanto a precisão em relação aos accionadores eléctricos é menor.
• Oferecem menor velocidade e força (comparativamente aos hidráulicos).
• Permitem maior precisão, maior receptibilidade.
• Dois tipos de accionamentos eléctricos: motores passo a passo (controle em malha fechada ou aberta) e servomotores DC (controle em malha fechada).
• Geralmente robôs de tamanho pequeno a médio utilizam accionadores eléctricos.
• Os accionadores eléctricos mais comuns em uso nos robôs são: motor de corrente continua ou DC, servomotor e motor de passo. Esses tipos de accionadores não propiciam muita velocidade ou potência, quando comparados com accionadores hidráulicos, porem atingem maior precisão.
• Utilizado em robôs de pequeno porte e que possuam poucos graus de liberdade.
• Baixo custo .
• Os accionadores pneumáticos são semelhantes aos accionadores hidráulicos, porem a diferença é a utilização de ar ao invés de óleo.
• Entretanto o ar é altamente compressível, o que causa uma baixa precisão e força, mas estes accionadores possuem alta velocidade.
• Equipamento que responde a um estímulo físico e transmite o impulso resultante.
• Os Sensores são os sentidos dos sistemas de controlo.
• Podem ser classificados de acordo com os princípios físicos (ótico, acústico, etc.)
• De acordo com as quantidades medidas (distância, força, etc.).
• Habitualmente estão divididos em dois tipos principais: sensores de contacto e sensores sem contacto.
• Os sensores de contacto requerem um contacto físico com os objectos (microchaves "pele" artificial, etc.) .
A principal vantagem deste tipo de sensor é a precisão das suas medidas.
As principais informações obtidas :
• Presença ou não de um objecto num lugar;
• Força de momento;
• Pressão;
• Escorregamento entre a garra e a peça;
• Sensores de contacto simples
• Superfícies sensores de múltiplo contacto
• Lâminas de contacto
• Sensores de escorregamento
• Sensor de pelo
• Sensores de força e momento
• Sensores sem Contacto
Permitem a medição num eixo e transmitem somente duas possíveis informações:
• O contacto existe entre o sensor e o objecto;
• O contacto não existe.
Este tipo de sensor é usado em sistemas automáticos, desde que ele seja simples, barato, seguro e possa fornecer dados vitais.
• É uma combinação de um número de sensores de contacto simples localizados em grandes concentrações sobre uma superfície simples.
• Usado em situações aonde as informações precisas para o ponto de contacto entre o robô e o objecto não são desejadas, isto é, aonde só há a necessidade de confirmar a colisão entre o robô e um objecto no ambiente.
• Este sensor indica a garra qual a força que pode exercer no objecto.
• O sensor é ainda capaz de detectar o movimento e a posição do objecto após o escorregamento. Esta informação ajuda o robô a "conhecer" a exacta posição e orientação do objecto escorregado e assim saber como pode continuar a operação sem danificar o objecto.
• Os sensores de pelo são varas leves e salientes do actuador.
• Como os pêlos de um gato, eles sinalizam o contacto com algum objecto no ambiente.
• Estes sensores são extremamente delicados e sensíveis à choques .
• São de grande utilização em várias áreas da engenharia, estão bastante desenvolvidos e são dos mais usados em robótica.
• Estes sensores são montados ente o último link do braço do robô e a garra ou ferramenta, em alguns casos são montados dentro dos dedos das garras.
• Usa-se como exemplo o apertar parafusos, uma operação monótona e comum.
• Usa-se na finalização.
• Nestes sensores não se tem o contacto físico com o objecto a ser medido. As informações são colhidas à distância, logo são menos expostos a danos físicos que os sensores de contacto.
• Identificação de um detector simples, por meio de um sensor simples ;
• Identificação ao longo de uma linha, por meio de um vector de sensores;
• Identificação por toda área, por meio de uma câmara ou matriz sensitiva.
• Feito por meio de um sensor ótico, cujo princípio de operação é baseado na identificação da fonte de luz por meio de um detector simples .
• Um vector de detecção é capaz de fornecer ao controlador um grande número de informações, muito maior do que o fornecido pelo detector.
• O vector de sensoreamento fornece informações, como o tamanho do objecto.
• Imprecisão na orientação do braço o que produz um cálculo errado da distância;
• Imprecisão na medida. Este tipo de sensor é capaz de medir somente curtas distâncias.
• O objecto é observado por uma câmara e a sua imagem é projectada na matriz sensora por meio de lentes. Os detectores são electricamente varridos, e o sinal obtido, é proporcional a quantidade de luz emitida.
• A quantidade de dados, é imensa;
• Potenciómetros
• Sensores de velocidade
• Taquímetros
• Encoders
• Potenciómetro, é um elemento resistivo variável que permite converte essa variação resistiva em variação de corrente
Podem medir:• Posição linear;• Posição angular (rotativo); Podem ser:• incremental ou absoluto;Características:• baratos;• simples;• confiáveis;• fácil de usar;• alta resolução.
• Encoders ópticos, sensor que utiliza um feixe de luz visível ou não, entre um transmissor e um receptor para gerar um evento de sinal.
• Exigem a zeragem do sistema antes da utilização.
• Configuração com o sensor de referência;
• Configuração com o orifício de referência de disco.
• Não precisa “zerar”o sistema
• Exemplos de discos de encoders:
• Ultra-som, é um sensor electrostático que emite impulsos periodicamente e capta seus ecos, resultantes do choque das emissões com objectos situados no campo de acção. A distância dos objectos é medido pelo tempo levado pelo eco.
• Proximidade, são sensores que se valem das leis de indução eletromagnética de cargas para indicar a presença de algum tipo de material que corresponda a certa características.
• Sensores de velocidade detectam a velocidade das juntas do manipulador.
• Tacómetros: tensão proporcional à velocidade da junta.
Referências
• http://www.robotica.dei.uminho.pt/
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Rob%C3%B3tica
• http://www.citi.pt/educacao_final/trab_final_inteligencia_artificial/sensores.html
• http://desciclo.pedia.ws/wiki/Rob%C3%B4
Obrigado