A Robótica em diferentes formas, tem estado nas mentes dos seres humanos desde o momento em que poderíamos construir coisas

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Fundamentos.

Introdução.

Robótica em diferentes formas, tem estado nas mentes dos seres humanos desde o momento em que poderíamos construir coisas.

Embora, em princípio, humanoides sejam robôs e sejam projetados e regidos pelos mesmos princípios, nós estudaremos principalmente robôs manipuladores industriais, e abordaremos assuntos que incluem cinemática, dinâmica e planejamento de trajetórias.

Os Robôs são elementos muito poderosos na indústria hoje, eles são capazes de realizar diversas tarefas e operações, são precisos e não requerem elementos comuns de segurança e de conforto que os seres humanos necessitam. No entanto é preciso muito esforço e muitos recursos para fazer um robô funcionar corretamente.

Quando são projetados adequadamente para os fins pretendido, eles são muito úteis e continuam a ser utilizados.

O que é um Robô?

Se você comparar um robô manipulador convencional com um guindaste ligado a, digamos um veículo utilitário ou reboque, você vai notar que o robô manipulador é muito semelhante ao guindaste. Em ambos os sistemas a mão do manipulador pode ser movida no espaço e colocada em qualquer local desejado dentro do espaço de trabalho do sistema.

A diferença fundamental entre os dois é que o guindaste e o manipulador são controlados por um ser humano que opera e controla os atuadores, enquanto o robô manipulador é controlado por um computador que executa um programa.

Os movimentos do robô são controlados por meio de um controlador, sob a supervisão de um computador que está executando algum tipo de programa. Portanto se o programa é alterado, as ações do robô serão também.

Classificação.

Conforme a JIRA (Japanese Industrial Robot Association):

• Classe 1: Dispositivo de Movimentação Manual
• Classe 2: Robô de sequência Fixa;
• Classe 3: Robô de sequência variável;
• Classe 4: Robô de reprodução;
• Classe 5: Robô de controle numérico;
• Classe 6: Robô inteligente.

Conforme AFR (Associação Francesa de Robótica.

• Tipo A: Dispositivo de manipulação com controle dimensional;
• Tipo B: Dispositivos automáticos de manipulação com ciclos determinados;
• Tipo C: Programável, Robô com servos controladores com trajetórias continuas ou ponto a ponto;
• Tipo D: O mesmo que C, mas com capacidade de adquirir informações sobre o ambiente.

O que é robótica?

É a arte, a base conhecimento e o Know-how de concepção, aplicação e uso de robôs em atividades humanas. É um assunto interdisciplinar que se beneficia das engenharias, Mecânica, elétrica e eletrônica.

Vantagens e desvantagens dos Robôs

• Aumentar a produtividade e segurança e a eficiência e consistência dos produtos;
• Podem trabalhar em ambientes perigosos;
• Não precisam de conforto ambiental;
• Trabalham continuamente sem cansaço;
• Precisão nos movimentos;
• Capacidade superior aos Humanos;
• Podem processar múltiplos estímulos ou tarefas simultaneamente;
• Não tem capacidade de responderem em situações de emergência;
• Tem capacidades limitadas em: Cognição, criatividade, tomada de decisão e compreensão;
• São caros devido aos equipamentos.

Componentes de um Robô.

Manipulador ou explorador: É o corpo principal do robô, que consiste nas articulações e ligações dos elementos estruturais.

Atuador final: Esta parte está ligada à ultima articulação de um manipulador, que em geral manipula objetos e faz conexões com outras máquinas.

Atuadores: Os atuadores são os músculos dos manipuladores, eles movimentam as articulações.

Sensores: Os sensores são usados para coletar informações sobre o estado interno e externo do robô.

Controlador: Ele recebe os dados do computador e controla e movimenta os atuadores e coordena os movimentos com as informações sensoriais do ambiente.

Processador: É responsável por calcular os movimentos das articulações do robô, determinando o quão rápido esta deve se movimentar para atingir o local e a velocidade desejada.

Software: São 3 grupos de programas usados em um robô, o primeiro é o sistema operacional, o segundo calcula os movimentos necessários para as articulações com base em sua cinemática. E o terceiro é o conjunto de rotinas orientadas a aplicações e programas desenvolvidos para o uso do robô e de seus periféricos.

Graus de liberdade de um Robô.

Robôs com 3 graus de liberdade só podem se mover ao logo dos eixos x,y, e z. Podendo mover-se apenas paralelamente aos eixos de coordenada.

Os robôs precisam ter 6 graus de liberdade para livremente posicionar e orientar objetos dentro de sua área de trabalho. Um robô que possui 6 graus de liberdade pode ser solicitado para colocar objetos em qualquer posição e orientação desejadas

Um robô com 5 graus de liberdade é capaz de rodar em torno de 3 eixos, mas apenas se deslocar ao longo dos eixos x e y.

Agora um sistema com 7 graus de liberdade, não teria uma única solução, isso significa que existem infinitas maneiras de como pode se posicionar uma peça e orienta-la no local desejado. Para que o controlador saiba o que fazer é necessário existir uma rotina adicional de decisão que lhe permita escolher o caminho mais rápido ou mais curto para o destino desejado.

Articulações de um Robô.

Podem ter diferentes tipos de articulações, lineares (prismática), rotativas (revoluta), deslizantes ou esféricas. As articulações esféricas são comuns em muitos sistemas, pois tem vários graus de liberdade, em contrapartida são muito difíceis de se controlar.

Coordenadas Robótica.

Cartesiana/ retangular/ pórtico (3P): São robôs constituídos de 3 articulações lineares (prismáticas).

Cilíndrica (PRP): São robôs com duas articulações prismáticas e uma articulação rotacional. Seu espaço de trabalho se assemelha a um cilindro.

Esférica (P2R): São robôs que tem apenas uma articulação prismática e duas rotacionais.

Articulada/ antropomórfica (3R): Todas as articulações são revolutas, se assemelhando ao movimento de um braço humano.

SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm): São robôs que tem 2 ou 3 articulações rotacionais que são paralelas e permitem ao robô se mover em um plano horizontal, além de articulações prismáticas adicionais.