Robótica - Uma Breve Explanação

“Robótica”

Apresenta-se uma introdução aos robôs industriais, destacando suas principais

características e aplicações mais importantes, bem como estatísticas e projeções sobre seu uso atual e no futuro.

Introdução O termo robô (do tcheco robota-escravo) foi utilizado pela primeira vez em 1923, na peça de Teatro R.U.R. ('Rossum`s Universal - Robots") do tcheco Karel Capek, e popularizou-se rapidamente entre os escritos de

ficção científica, sendo empregado para designar seres mecânicos antropomórficos. Este conceito foi entendido (ou talvez fosse melhor, reduzido) para uma ampla gama de equipamentos industriais. Não existe concordância sobre que tipos de equipamentos devem ser chamados de robôs, o que causa grande dificuldade para a composição e a análise de estatísticas sobre o seu uso. É indiscutível entretanto, que o mais sofisticado robô industrial é incomparavelmente mais simples que os robôs das estórias de ficção científica. Apesar dos diferentes conceitos existentes, é necessário distinguir as diversas categorias de equipamentos que recebem o nome de robô, para deixar clara a nomenclatura adotada em cada caso. A Japan Industrial Robots Industry Association (JIRA) distingue as seguintes categorias: 1 - Manipulador Manual - é um manipulador que é controlado por um operador; 2 - Robô de seqüência fixa - é um manipulador que repete as etapas sucessivas de uma certa operação, de acordo com uma seqüência predeterminada, eventualmente dependente de alguma condição, pois o programa não pode ser alterado com facilidade. 3 - Robô de seqüência variável - é um manipulador que repete as etapas sucessivas de uma certa operação, de acordo com uma seqüência predeterminada, eventualmente dependente de algumas condições. O programa pode ser alterado com facilidade. 4 - Robô repetidor - um manipulador que reproduz, a partir de sua memória, uma seqüência de operações originalmente executadas sob controle de um operador, isto é, um operador humano opera inicialmente o robô, armazenando em sua memória todas as informações relevantes à sua operação (seqüência, posições, condições). Quando instruído para tal, o robô repete as operações armazenadas em sua memória. 5 - Robô de controle numérico - um manipulador capaz de realizar uma certa operação, em termos de seqüência, posição e condições externas, comando por dados numéricos. 6 - Robô inteligente - é um robô dotado de sensores (visuais e/ou táteis), com capacidade para detectar alterações em si mesmo ou no ambiente e alterar correspondentemente seu comportamento, de modo a poder continuar a realizar sua função.

Por outro lado, a Robot Industry Association (RIA), nos Estados Unidos, define um robô como "um manipulador reprogramável multifuncional projetado para mover materiais, partes, ferramentas ou dispositivos especiais através de movimentos programados para a execução de uma diversidade de tarefas". Como o conceito "facilmente" não é bem definido, existe certa dúvida sobre a inclusão ou não da categoria 3 (constituída de manipuladores programáveis mecanicamente) como robô e para evitar essa confusão, chamaremos as categorias 4, 5 e 6 de robôs sofisticados; é a esta categoria que se associa usualmente o termo robô. Os robôs da categoria 3 são usualmente chamados nos Estados Unidos de robôs "pick and place"; os da categoria 4 de "programmable robot". A categoria 5 é freqüentemente também "computerized robot", embora seja freqüentemente também "programmable robot", a categoria 6, de "sensory robot". Assim, ao utilizar a palavra robô, existem pelo menos 3 sentidos que podem ser atribuídos à palavra: 1 - Robô pela definição japonesa, envolvendo as classes de 1 a 6. 2 - Robô pela definição americana, envolvendo as classes de 3 a 6. 3 - Robôs servo-controlados, também chamados de sofisticados, envolvendo as classes de 4 a 6. Este quadro é ainda complicado pelo fato dos países europeus adotarem definições que diferem entre si e dos apresentados acima.

I - Tipos de Robôs e suas Características As classes de 1 a 3: correspondem aos robôs menos sofisticados, embora nem por isso menos importantes, como exemplo,

representarem, em 1983, 22,7% do faturamento e 53,4% do número de unidades produzidas no Japão. É importante ressaltar que esse percentual vem decrescendo. Em 1980, esses valores eram de 45,4% do faturamento e de 84,1% do total de unidades produzidas no Japão. Esta tendência é devida não a um declínio das quantidades produzidas, mas pelo aumento do número de unidades das categorias 4 a 6, que cresceram perto de 350% no período. As características dos robôs destas classes são as seguintes: - Classe 1 - Manipuladores Manuais: são dispositivos controlados por um operador quer visando preservá-lo de um ambiente hostil, como é o caso dos manipuladores utilizados para operações com produtos radioativos, já bastante antigos, quer ampliando sua força, para operações que envolvam grandes cargas. São geralmente dispositivos mecânicos ou hidráulicos, e suas funções sensoriais e de controle ficam conceituadas no operador humano. - Classe 2 - Robôs de seqüência fixa: são dispositivos planejados e construídos para automatizar uma operação científica . Podem eventualmente dispor de controle eletrônico e sensores sofisticados, o que os caracteriza é a especificidade de sua função, uma vez abandonada a produção do produto para o qual foram desenvolvidos, tem de ser sucateados. Portanto, a inclusão de um robô nesta categoria nada tem a ver com seu custo ou complexidade. - Classe 3 - Robôs de seqüência variável: os robôs desta categoria (os mais elementares para receber o nome de robô, pela conceituação americana) são dispositivos bastante simples, em geral de acionamento pneumático e para movimentação de pequenas cargas, seu movimento é controlado por limitadores ou por interruptores de fim de curso, que atuam sobre as válvulas que controlam a admissão de ar comprimido. Apesar de sua simplicidade, são de grande utilidade na indústria, constituindo, por exemplo, 37,6% da base instalada no Japão, em 1983. - As classes de 4 a 6: correspondem aos robôs sofisticados, dotados de controle em malha fechada (servo-controlados) . Embora muitos dispositivos possam ser enquadrados nesta categoria, restringimos a análise ao caso do robô industrial típico, que compreende os componentes apresentados a seguir. II - As principais características destes componentes são: Subsistema cinemático - é um mecanismo composto de partes estruturais, acionadores e elementos de transmissão,