Manipulador Robótico Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás

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MANIPULADOR ROBÓTICO 3.20 

     

Dhionatan Antônio ([e-mail]), Paulo Henrique ([e-mail]) e Renan Henrique ([e-mail]) .

                

 Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás (IFG); Departamento IV

RESUMO: Mesmo que o uso de manipuladores robóticos seja interessante em diversos meios, como o doméstico ou o comercial, por exemplo, por possuir, dentre outras, a capacidade de movimentar objetos de um ponto a outro, ele ainda não está sendo observado, e manipuladores de baixo custo são atualmente limitados apenas a robôs recreacionais ou educativos, por não possuírem confiabilidade e capacidade suficientes para realizarem tarefas de maneira mais satisfatória. Tomando isso em consideração, este trabalho realizou o projeto cinemático e estrutural de um manipulador robótico semelhante aos atuais de baixo custo utilizando a mesma teoria e os mesmos conceitos que são utilizados para o projeto de manipuladores industriais, onde foram desenvolvidas tanto equações algébricas quanto implementações em Scilab, assim como também foram realizados desenhos através do SolidWorks para todos os seus componentes. Analisou-se a partir do resultado obtido as capacidades e limitações do robô resultante e também se existem possíveis medidas que podem ser tomadas para refinar o funcionamento de manipuladores deste tipo no futuro.

     

PALAVRAS-CHAVE: MANIPULADOR,DENAVIT-HARTENBERG,TOOLBOX, ROBÓTICA,CINÉMATICA.

ROBOTIC MANIPULATOR 3.20

ABSTRACT: Even if the use of robotic manipulators is interesting in several media, such as domestic or commercial, for example, because it has, among others, the ability to move objects from one point to another, it is not yet being observed, and manipulators of are currently limited only to recreational or educational robots because they do not have sufficient reliability and capacity to perform tasks in a more satisfactory way. Taking this into account, this work carried out the kinematic and structural design of a robotic manipulator similar to the current low cost using the same theory and the same concepts that are used for the design of industrial manipulators, where both algebraic equations and implementations were developed in Scilab, as well as drawings were also carried out through SolidWorks for all its components. It was analyzed from the result obtained the capabilities and limitations of the resulting robot and also whether there are possible measures that can be taken to refine the operation of manipulators of this type in the future.

     

KEYWORDS: MANIPULATOR,DENAVIT-HARTENBERG,TOOLBOX, ROBOTIC,CINEMATIC.

     

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1 - Introdução

A robótica é um campo das ciências e tecnologias que estuda a construção mecânica, projeto, controle, instrumentação, aplicações e manutenção de robôs. Robôs são amplamente utilizados em pesquisas científicas, tecnologia de manufatura, engenharia civil, transporte e agricultura, bem como na medicina, investigação subaquática e investigação espacial. A teoria e tecnologia de robôs e manipuladores é um campo interdisciplinar de estudo que requer a cooperação de especialistas em várias disciplinas científicas diferentes. (Morecki e Knapczyk, 2014)

O rápido crescimento industrial da atualidade fez com que indústrias estejam cada vez mais interessadas e necessitadas de soluções que forneçam alta produtividade com precisão e baixo custo de operação. Dentre as soluções existentes a robótica é uma das principais, viabilizando processos eficientes, rápidos, seguros e custo efetivos que fornecem resultados satisfatórios. Um exemplo disso é a utilização de manipuladores robóticos, que é muito frequente em indústrias de manufatura e automóveis para operações de corte, furação, solda, manipulação, montagem e pintura, e é efetuada tendo como objetivo a obtenção de alta precisão e desempenho nos processos NABEEL, et al, 2013).

Métodos de simulação confiáveis abrem uma ampla gama de opções para resolver muitos problemas de forma criativa, permitindo a investigação, projeto, visualização e teste de objetos. Uma grande quantidade de softwares de simulação está disponível para os sistemas robóticos, e já vem sendo usados extensivamente. À medida que a complexidade do sistema investigado aumenta, o papel da simulação torna-se mais importante. Sistemas robóticos avançados são sistemas muito complexos, de modo que as ferramentas de simulação podem certamente melhorar o projeto, desenvolvimento, e até mesmo o funcionamento dos sistemas robóticos (Zlajpah, 2006).

No presente trabalho é utilizada a ferramenta para simulação de manipuladores Robotics Toolbox para Scilab 5.4.1. O Robotics Toolbox fornece muitas informações que são necessárias na área de robótica, abordando áreas como a cinemática, dinâmica e posicionamento. O Toolbox é útil para simulação, bem como resultados de análise e experimentos com robôs reais, e pode ser uma ferramenta poderosa para área acadêmica (Corke, 1995). Através do Robotics Toolbox podem-se inserir parâmetros referentes aos manipuladores em geral, porém a modelagem não considera os efeitos dinâmicos dos componentes mecânicos nas simulações realizadas, não considerando assim, os esforços necessários para realizar os deslocamentos. Foi utilizado também a ferramenta de computação algébrica WxMaxima que tem uma interface muito intuitiva que facilita os cálculos das matrizes.

Devido as necessidades de projeto foi necessário a análise através do software de simulação SolidWorks para que se evidenciasse as diferenças entre um modelo real onde se considera os esforços mecânicos e um modelo idealizado com os parâmetros de Denavit-Hartenberg. Procurou-se manter a simplicidade mecânica com a ausência de, por exemplo, relações de engrenamento nas juntas, para facilitar os cálculos do projeto neste primeiro momento e tentar manter a estrutura do manipulador o mais próxima possível das dos manipuladores de baixo custo existentes no mercado. A simulação no SolidWorks nos permitiu ter uma maior confiabilidade, precisão e segurança no projeto do manipulador, pois pudemos prever falhas e instabilidades nos sistemas.