A ANÁLISE COMPLETA DE UM MECANISMO ROBÔ

UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL

ÁREA DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TECNOLOGIA

DISCIPLINA DE SISTEMAS ARTICULADOS

PROFESSOR ADELAIR LINO COLOMBO

CLAITON CALIEL PALAORO

MARCELO DE CARLI JUNIOR

RAFAEL FABRO CHINELATTO

ANÁLISE COMPLETA DE UM MECANISMO ROBÔ

CAXIAS DO SUL

2020

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2) Questões

2.1 definir a rotação parcial da barra principal e tamanho das barras em escala proporcional a figura 1 acima;

Neste trabalho foi modelado o mecanismo do robô em 3D, para esse modelamento foi utilizado o software Solidworks. O modelo é apresentado na Figura 1. As dimensões foram arbitradas pelos integrantes do grupo em uma escala similar ao fornecido pelo professor. As rotações analisadas foram da torre em vermelho, que rotaciona 25° em seu eixo; braço cilíndrico em verde, que rotaciona 25° para baixo; barra em azul, que rotaciona 66° para cima. A barra amarela tem a mesma trajetória do braço cilíndrico em verde pois são fixos um no outro.

Figura 1 – Mecanismo Robô. [pic 1]

2.2 elaborar gráficos de deslocamento, velocidades, acelerações lineares; velocidades e acelerações angulares para um tempo de ciclo total de curso de avanço. Considerar os pontos de todas as articulações de movimento. Mostrar a trajetória da extremidade do braço.

Utilizar software de simulação.

Os pontos mencionados abaixo estão ilustrados na Figura 1, localizada no item acima.

Ponto 1

O deslocamento, velocidade linear e aceleração linear para o ponto 1 são todas 0. O ponto 1 faz parte da base fixa do robô e, portanto, não sofre nenhum tipo de deslocamento ou variação linear.

Figura 2 - Velocidade angular: Presente somente no eixo Y (regra da mão direita, a rotação acontece no plano XZ, então a resultante é em Y).

[pic 2]

Figura 3 - Aceleração angular: Presente somente no eixo Y (regra da mão direita, a rotação acontece no plano XZ, então a resultante é em Y).

[pic 3]

Ponto 2

O deslocamento, velocidade linear e aceleração linear para o ponto 2 são todas 0, mesma situação do ponto 1, o ponto não sai do lugar.
Ele somente sofre rotação proveniente do ponto 1 e exerce sua própria rotação para movimentar os componentes móveis do robô.

Figura 4 - Velocidade angular.[pic 4]

Figura 5 - aceleração angular.[pic 5]

Ponto 3

O ponto 3 se move em X, Y e em Z e tem rotação provocada por ele mesmo. A trajetória da extremidade do braço em azul da Figura 1, é apresentada na Figura 6.

Figura 6 – Trajetória

[pic 6]

Figura 7 – Deslocamento.

[pic 7]

Figura 8 – Velocidade linear.

[pic 8]

Figura 9 – Aceleração linear.

[pic 9]

Figura 10 – Velocidade angular.[pic 10]

Figura 11 – Aceleração angular.

[pic 11]

2.3 adicione uma esfera de 100 kg na extremidade da barra vermelha e investigue as reações na base do robô. Traçar as curvas de forças resultantes.

Utilizar software de simulação.

Figura 12 - Força na junta.

[pic 12]

Figura 13 - Torque na junta.[pic 13]

2.4 pesquisar e montar um sistema de equações teóricas que represente aproximadamente o movimento cinemático básico do robô.

        Iniciamos determinando as equações para as posições da extremidade de um braço. Adotando um plano cartesiano com eixos x e y, um ângulo θ, um pendulo de comprimento P, uma variação de ângulo Δθ e um vetor de deslocamento V, com inicio em uma junção J. Ao aplicarmos relações trigonométricas, com a finalidade de determinar o vetor de deslocamento, temos:

Posição inicial:

[pic 14]

Vetor de deslocamento:

[pic 15]

Posição final:

[pic 16]

Com a relação dos ângulos e valores das abscissas e ordenadas, temos:

[pic 17]

Dessa forma, temos:

[pic 18]

        Ao partimos essa expressão de um ângulo inicial, é possível determinar a posição da extremidade do braço do robô em cada instante do movimento.

        Levando em consideração a literatura, caso seja considerado um sistema com somente dois graus de liberdade, as equações que representarão os movimentos cinemáticos básicos serão: