Este Artigo Tem Como Objetivo Apresentar Sobre a Robô Scara (robô).

Robô Scara

Autor: anônimo

Centro de estudos

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Resumo: Este artigo tem como objetivo, apresentar sobre a Robô scara (robô).  

Palavras-chave: Robótica Industrial e robô scara.

I - INTRODUÇÃO

    O conceito de braço Robótico SCARA foi desenvolvido em 1979 pelo professor Hiroshi Makino da Universidade de Yamanashi do Japão. O seu intuito era obter robôs com baixos graus de liberdade, mas que fossem muito eficientes na manipulações de produtos em indústrias. Entre as apoiadoras do projeto, estava a empresa Sankio Seiki, a qual veio a se tornar a primeira fabricante do Robô SCARA em 1981, juntamente com a NEC e Pentel. O nome SCARA é uma sigla em inglês que significa: Selective Compliant Assembly Robot Arm, em português: braço robótico seletivo compatível com linhas de montagem. Dessa forma, o nome já demonstra o objetivo do projeto desde o início, ou seja, criar um dispositivo compatível com linhas de manufaturas com espaços reduzidos[4].

II – ROBÔ SCARA

    Criado em 1979 na Universidade de Yamanashi, no Japão, o robô SCARA foi desenvolvido a fim de atender uma demanda específica da indústria, mas por se popularizar, deixou de ser uma configuração especial. Por possuir elevada precisão e repetibilidade, torna-se ideal em montagens mecânicas e eletrônicas. A configuração fundamental do SCARA apresenta eixos de revolução paralelos e um prismático que realiza o movimento vertical. Esta configuração é apropriada para montagem de peças, inserção de componentes e empacotamento, pois possui ótima precisão, velocidade, design compacto, 3 graus de liberdade Ɵ1, Ɵ2, Ɵ3, como mostrado na Figura 1. Entretanto, seu volume de trabalho é limitado a 4ℼL³, sendo L o comprimento de cada elo [1].

[pic 1]

Figura 1 – Volume de Trabalho SCARA.

 Fonte: (CRAIG, 2004)

    O estudo da movimentação do robô desprezando as forças existentes é realizado através da análise cinemática. Esta fornece dados importantes para o controle de posicionamento dos elos do robô. A cinemática direta expressa a partir dos ângulos das juntas, as coordenadas das posições da ferramenta. A cinemática inversa faz o cálculo inverso, a partir das coordenadas da ferramenta expressa os ângulos das juntas [2].

    Segundo (GURINI,2004) se indica com X o vetor que contém as coordenadas do efetuador (por exemplo 3 coordenadas cartesianas mais 3 ângulos para orientação) e com Q o vetor contendo as coordenadas das juntas, resultando em X=F(Q) [3].

[pic 2]

Onde "n" é número de coordenadas do efetuador e "m" o número de variáveis das juntas e consequentemente dos graus de liberdade do manipulador. A análise da velocidade pode ser feita derivando a equação X=F(Q) em relação ao tempo:

[pic 3]

A matriz J(Q) é a matriz jacobiana do sistema, assim definida:

[pic 4]

Caso o jacobiano seja inversível, o problema cinemático inverso para a velocidade pode ser resolvido através da seguinte equação:

[pic 5]

ESTRUTURA

Todo braço de robô é composto por uma série de elos e juntas, onde a junta conecta dois elos ermitindo o movimento relativo entre eles. Comparando com a anatomia da perna humana, elo pode ser comparado à canela ou coxa, e junta ao joelho, desta forma entre dois elos há uma junta de movimentação (Figura 2).

Figura 2 : Elos e juntas.

Fonte: (Moura, 2004).

A grande maioria dos robôs SCARA é acionada por meio de servomotores elétricos. O acionamento elétrico, ao contrário do pneumático ou hidráulico, é mais facilmente controlável e oferece maior precisão de posicionamento (esta discussão será mais detalhada posteriormente). Os robôs podem apresentar vários movimentos, sendo que cada um é realizado por meio de um servomotor elétrico. O número de articulações em um braço do robô é também referenciado como grau de liberdade, sendo que a maioria dos robôs SCARA no mercado tem entre 3 a 5 graus de liberdade. Quando o movimento relativo ocorre em um único eixo, a articulação tem um grau de liberdade, quando o movimento é por mais de um eixo, a articulação tem dois graus de liberdade. A mobilidade dos robôs depende do número de elos e articulações que o mesmo possui. Os braços de robôs podem ser formados por juntas deslizantes, juntas de rotação ou juntas de bola e encaixe, sendo que as mais usadas são a junta de rotação e a deslizante. As juntas deslizantes permitem o movimento linear entre dois elos, que é composto de dois elos alinhados um dentro do outro, onde um elo interno escorrega pelo bitdadeexterno, dando origem ao movimento linear na figura 3 [5].

Figura 3: Juntas deslizantes

Fonta (Moura, 2004).

    As juntas de rotação permitem movimentos de rotação entre dois elos, sendo que estes são unidos, permitindo o movimento de rotação entre eles, como acontece nas dobradiças das portas e janelas figura 4 [5].

Figura 4: Juntas de rotação

Fonte: (Moura, 2004).

    O conjunto de pontos que podem ser alcançados pelo órgão terminal do braço manipulador forma o espaço ou o volume de trabalho do robô. Os robôs são classificados de acordo com o volume de trabalho, existindo os robôs cartesianos, cilíndricos, esféricos ou polares, e os articulados ou angulares. Essas configurações são chamadas de clássicas ou básicas, e podem ser combinadas de modo a formar novas configurações. A classificação do robô, de acordo com o tipo de juntas, consiste em letras, uma para cada eixo, na ordem em que ocorrem, começando da junta mais próxima à base, sendo R para junta de revolução e P para junta deslizante (vem do inglês prismatic).

 Os robôs com articulação horizontal Figura 5, na qual o robô SCARA é classificado, caracterizam-se por possuir duas juntas de revolução e uma deslizante, sendo codificados RRP. Os robôs SCARA são apropriados para operações de montagem, devido ao movimento linear vertical do terceiro eixo [5].

Figura 5: Robô com articulação horizontal

Fonte: (Moura, 2004).

    A Figura 6 ilustra a estrutura padrão de um robô de configuração SCARA, que possui quatro graus de liberdade, sendo três deles para posicionar o punho (eixos , e ) e um para orientar a garra (ou ferramenta). A Figura 6 também mostra o sistema de coordenadas global, representado pelos eixos Xo, Yo e Zo.