RESUMO DO CÁPITULO 1 DO LIVRO INTRODUÇÃO À ROBÓTICA DO SAEED B. NIKU

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1. RESUMO DO CÁPITULO 1 DO LIVRO INTRODUÇÃO À ROBÓTICA DO SAEED B. NIKU

1. Fundamentos

Exemplos de máquinas que tentam imitar movimentos e comportamentos humanos mais antigas, incluem as estátuas na torre do relógio de São Marcos em Veneza, que batem o sino na hora; brinquedos com tipos simples de máquinas sofisticadas com movimentos de repetição, dentre outros.

Robôs sozinhos quase nunca são úteis, são usados em conjunto com outros dispositivos, periféricos e outras maquinas de fabricação. Geralmente são integrados num sistema projetado para executar tarefa ou operação.

1. O que é um Robô?

Um robô manipulador é muito semelhante ao guindaste, ambos possuem elos interconectados por meio de articulações que podem ser movidas por algum tipo de atuador. A diferença fundamental entre eles é que o guindaste e controlado por um ser humano que opera e controla os atuadores, já o robô manipulador é controlado por um computador que executa o programa. Os movimentos de um robô são controlados por meio de um controlador sob a supervisão do computador que está executando algum programa e se este é alterado, as ações do robô também mudam. Ou seja, ele pode realizar muitas tarefas diferentes simplesmente mudando o programa.

1. Classificação dos Robôs

De acordo com o JIRA (Japanese Industrial Robot Association), os robôs são classificados em seis classes. Classe 1: Dispositivo de movimentação manual, com vários graus de liberdade, acionado por um operador; classe 2: robô de sequência fixa; classe 3: robô de sequência variável; classe 4: robô de reprodução; classe 5: robô de controle numérico e classe 6: robô inteligente.

O RIA ( Instituto Americano de Robótica) considera apenas as classes 3 a 6 como robôs, já a Associação Francesa de Robótica ( AFR) tem a seguinte classificação: Tipo A: dispositivos de manipulação com controle manual para telerrobótica; tipo B: dispositivos automáticos com ciclos predeterminados; tipo C: programável controlados com trajetórias contínuas e tipo D: mesmo que C mas com capacidades de adquirir informações do ambiente.

1. O que é Robótica?

Robótica é a arte, a base de conhecimento e o know-how de concepção, aplicação e uso de robôs em atividades humanas. Sistemas robóticos constituem não apenas de robôs, mas de outros dispositivos e sistemas utilizados em conjunto com os robôs e podem ser usados e ambientes de manufatura, exploração espacial, ajuda de deficientes e para diversão. É um assunto que se beneficia das engenharias mecânicas, elétrica e eletrônica, ciência da computação, dentre outras.

1. Histórico da Robótica

Considerando a história recente, pode-se ver uma relação estreita entre o estado da indústria, a revolução no controle numérico e computacional de máquinas, a exploração do espaço, e a viva imaginação de pessoas criativas, onde criaram-se livros e filmes onde os robôs fazem trabalhos humanos e até mesmo querem ser superior a eles.

Os primeiros robôs eram controlados por tiras de papel perfurado, que olhos elétricos poderiam detectar e controlavam os movimentos do robô. A tira de papel deu lugar  a fitas magnéticas, dispositivos de memória e computadores pessoais. Segue alguns acontecimentos que marcaram mudanças na direção da indústria.

1946 – George Devol desenvolveu o controlador magnético, um dispositivo de reprodução;

1954 – George Devol desenvolveu o primeiro robô programável;

1955 – Denavit e Hartenberg desenvolveram as matrizes de transformação homogênea;

1983 – A robótica tornou-se um assunto muito popular, começaram a surgir cursos de robótica nos EUA;

1986 – A Honda introduziu o primeiro robô humanoide.

1. Vantagens e Desvantagens dos Robôs

A robótica e a automação podem aumentar a produtividade, segurança, eficiência, qualidade e consistência dos produtos; os robôs podem trabalhar em ambientes perigosos sem necessidade de suporte de vida ou preocupação com segurança; não precisam de conforto ambiental; trabalham continuamente sem cansaço, fadiga ou tédio; podem ser mais precisos que humanos; podem processar múltiplas tarefas simultaneamente. Por outro lado, os robôs substituem os humanos causando desempregos; não têm capacidade para responder em situações de emergência, se esta não estiver incluída no sistema; e são caros devido necessidade de instalação, treinamento e periféricos e custo de equipamentos e instalação.

1. Componentes de um Robô

Manipulador ou explorador – corpo principal do robô (ligações, articulações, dentre outros);

Atuador final – está ligado à última articulação de um manipulador que em geral manipula objetos, faz conexões com outras máquinas ou executa tarefas necessárias.

Atuadores – são os músculos dos manipuladores. Estão sob o controle do controlador. Os tipos mais comuns são servomotores, motores de passo, atuadores pneumáticos e hidráulicos.

Sensores – são usados para coletar informações sobre o estado interno do robô ou se comunicar com o ambiente externo.

Controlador – é bastante semelhante ao seu cerebelo, controlando seus movimentos com a informação de realimentação sensorial.

Processador – é o cérebro do robô que calcula os movimentos das articulações do robô, determina a velocidade das articulações e supervisiona as ações do controlador e sensores.

Software – três grupos de softwares são utilizados. Um deles é o sistema operacional que opera o processador. O segundo calcula os movimentos de cada articulação e o terceiro grupo é o conjunto de rotinas orientadas a aplicações e programas para uso de robôs para tarefas específicas.

1. Graus de Liberdade de um Robô

Os robôs precisam ter 6 graus de liberdade para livremente posicionar e orientar os objetos dentro de sua área de trabalho, podendo ser solicitados para colocar objetos em qualquer posição e orientação desejadas. Se um robô tem menos graus de liberdade, ele só pode ir aos lugares onde as articulações deficientes permitirem. Um robô com 3 graus de liberdade só pode mover ao longo dos eixos x, y e z. Um robô com 5 graus roda em torno de três eixos mas se deslocam apenas ao longo dos eixos x e y.

1. Articulações de um Robô

Robôs podem ter diferentes tipos de articulações, como lineares, rotativas, deslizantes ou esféricas. As esféricas são comuns em muitos sistemas, mas possuem muitos graus de liberdade e são difíceis de controlar. A maioria dos robôs tem articulação linear (prismática), onde não há rotação envolvida, são cilindros pneumáticos ou hidráulicos ou atuadores elétricos lineares; ou rotativa, onde as mais comuns são acionadas eletricamente.