Os Robôs e Aplicações

INTITUTO FEDERAL DE SÃO PAULO

IFSP

José Carlos Leite da Silva Filho

CONCEITOS EM ROBÓTICA

Piracicaba

2021

Sumário

1.        Introdução        3

2.        Tipos de Robôs        3

2.1 Robôs Colaborativos        4

3.        Composição de um Robô        5

4.        Componentes e Estrutura dos Robôs        5

4.1 Classificação dos Robôs por Geometria        6

4.2 Outros Tipos de Classificações        6

5.        Áreas de Aplicação        7

6.        Medidas de Segurança para Trabalho com Robôs        8

7.        Conclusão        8

8.        Referências        9

1. Introdução

O primeiro robô mecânico surgiu em 1924, e podia ligar e desligar equipamentos que estivessem conectados entre si, isso através de um sistema de telefonia. Hoje em dia, quase um século após essa criação, é impossível imaginarmos um mundo sem essa incrível tecnologia e automação.

A ciência que estuda as tecnologias associadas a construção de robôs e que é responsável pela tecnologia em máquinas, computadores, softwares e sistemas, com controle mecânico e automático é a Robótica.

Com o avanço dessa tecnologia, os robôs são capazes cada vez mais de realizar trabalhos e movimentos complexos, através de sistemas eletrônicos e sempre controlados por humanos, sendo utilizados em diversas áreas, desde atividades domésticas até em diversos tipos de indústrias.

Ao longo dos anos, desde a criação do primeiro robô, vários outros vieram sendo criados e aperfeiçoados. Em 1937, por exemplo, um novo robô foi criado com as mesmas funcionalidades do primeiro, porém         já podia andar e mover a cabeça. Já em 1954 surgiu o primeiro robô automático, que foi base para o primeiro robô de uso industrial. Não demorou muito para que criassem então a Eliza, primeiro programa de inteligência artificial.

Atualmente é nas indústrias que a maioria dos robôs existentes estão alocados, com 2,7 milhões em operação (World Robotics 2020 Industrial Robots), e essas máquinas são capazes de desempenhar tarefas que envolvem esforços repetitivos, precisão, resistência, rapidez e força.

1. Tipos de Robôs

Os robôs são capazes de aumentar a produtividade e reduzir custos, além promover qualidade de vida aos seres humanos.

Existem diferentes tipos de robôs, com finalidades especificas.

Entre eles podemos citar os robôs industriais, que segundo a definição do R.I.A. (Robot Institute of America): “Um robô (industrial) é um manipulador programável, multifuncional projetado para manipular material, partes, ferramentas, ou dispositivos específicos, através de movimentos programados variáveis para executar uma variedade de tarefas”.

Esses robôs também são divididos em outras categorias, a depender de seus sensores e softwares:

1. Robô não servo: é o tipo usado para carga e descarga, faz o transporte de um objeto pegando em um local e colocando em outro.
2. Robô servo: é o tipo que desempenha funções variadas pois possuem apêndices robóticos que funcionam como os braços e as mãos.
3. Robô programável: esse tipo funciona através de comandos em um bando de dados, podendo repetir uma tarefa por certo tempo em um número pré-determinado de vezes.
4. Robô programável por computador: é o tipo que pode ser controlado remotamente através de computadores.

Além disso, os robôs industriais podem ser articulados em vários planos, tendo sua base fixa ou não, a depender de quais funções forem programados para exercer. Exemplos de aplicações comuns são: pintura, solda, movimentação de cargas, reconhecimento de imagem, realização de testes etc.

2.1 Robôs Colaborativos

O robô colaborativo, ao contrário do que muitos pensam, não é inserido na indústria para tirar o posto de trabalho de um ser humano, mas sim para auxiliar e aperfeiçoar as tarefas. Esse robô é oriundo do industrial e é sempre projetado para trabalhar em sinergia com os seres humanos; sendo de fácil realocação devido a sua baixa complexidade de tamanho, peso e configuração.

Fica evidente com esse tipo de robô a Era da Automação em que vivemos, caracterizada pela integração dos processos de produção com o ambiente virtual por meio de modernas tecnologias.

1. Composição de um Robô

Um robô não é apenas uma máquina. Para ser classificado como robô, é necessário que ele seja composto de três elementos básicos: sensores, softwares e manipuladores.

Os sensores são um dos principais aspectos, um robô deve ter sua habilidade sensorial dentro do ambiente em que está trabalhando. Esses sensores podem ser de cor, luminosidade, pressão, som, gás, etc.; o que se assemelha aos próprios sentidos do ser humano.

É uma parte muito importante, pois funciona como dispositivo de entrada, ditando qual será a sua ação: a partir do que for fornecido pelos sensores ao robô, os softwares irão “tomar a decisão” de ação ou não.

Os softwares são programados em diversas linguagens e as mais utilizadas são Java, C, C++, Python, C#, JavaScript, Visual Basic .NET, R, PHP, MATLAB, etc. Essa programação faz com que os robôs sejam automáticos e atuaem sem a interferência humana.

Já os manipuladores fazem com que os robôs atuem, ou seja, colocam na prática os comandos dados pela programação.

1. Componentes e Estrutura dos Robôs

Robôs manipuladores são compostos por elos unidos por juntas em uma cadeia cinemática aberta ou fechada. As juntas são de rotação / revolução (R) ou prismática / de translação (P).

[pic 1]

Onde:

 z: é o eixo de rotação, ou o eixo no qual a junta prismática se desloca;

 l: representam os elos;

 θ e d: são as variáveis das juntas de rotação e de translação.

4.1 Classificação dos Robôs por Geometria

Os robôs também podem ser classificados por sua geometria. Os modelos são:

• Robô Cartesiano (PPP): é um modelo simples que pode utilizar atuadores pneumáticos de baixo custo. Realiza movimentos lineares em 3D. Porém necessitam de um grande espaço para operar seu trabalho.
• Robô Cilíndrico (RPP): também é um modelo cinemático simples, com bom acesso e podem ter atuadores hidráulicos potentes. A desvantagem é que o espaço de trabalho é restrito.
• Robô Esférico (RRP): tem um espaço de trabalho maior, e pode se inclinar para pegar objetos até do chão. A desvantagem é que é um modelo cinemático complexo.
• Robô Articulado (RRR): esse tipo possui braços parecidos com os braços humanos, com grande flexibilidade, grande espaço de trabalho. A desvantagem é que possuem cinemática complexa e difícil controle.

4.2 Outros Tipos de Classificações

• Fonte de energia (tipo de acionamento):

- Elétricos: são os mais utilizados (V: são limpos e silenciosos);

- Hidráulicos: apresentam as características de rápida resposta e de produzirem grandes forças (D: apresentam vazamentos, necessitam de equipamentos periféricos – como bombas e tanques – que resultam em uma maior manutenção e geração de ruídos);