Robô

UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E DAS MISSÕES

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

ENGENHARIA MECÂNICA

Dimensionamento de um Robô Industrial Tipo Scara

Fabricação Integrada por Computador (CIM)

Eduardo Bonetti

João Kalinoscki

Ivo Naysinger

Pricila Nierotka Miliari

Erechim, maio de 2013.

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO 1

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2

2.1. Tipos de Robôs 3

2.1.1. Cartesiana 3

2.1.2. Cilíndrica 3

2.1.3. Polar (esférica) 3

2.1.4. Articulada (revolução) 4

2.1.5. Scara 4

2.2. Sensores 5

2.3. Sistemas de Acionamento 5

3. PROJETO DE UM BRAÇO ROBÓTICO ARTICULADO 6

3.1. Tipos de junta 6

3.2. Cálculo do torque nas juntas 7

3.3. Cálculo do torque na junta do antebraço 7

3.4. Cálculo do torque na junta do braço 8

3.5. Cálculo das reações e do momento 9

3.6. Projeto 10

4. SELEÇÃO DOS COMPONENTES 11

4.1. Servomotores 11

4.2. Drivers de controle 12

4.3. Unidades de controle 13

5. CONCLUSÕES 14

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 15

APENDICE A – DETALAHMENTO BRAÇO MECÂNICO ARTICULADO 16

1. INTRODUÇÃO

O robô é um dispositivo capaz de realizar trabalhos de maneira autônoma ou pré-programada e sua maior utilização está localizada nas indústrias. Os benefícios de utilizar robôs em uma indústria são numerosos dentre eles destacam-se, o aumento da produtividade, a melhoria e a consistência na qualidade final do produto, a menor demanda de contratação de mão de obra especializada, a confiabilidade no processo, a facilidade na programação e uso dos robôs, a operação em ambientes difíceis e perigosos ou em tarefas desagradáveis e repetitivas para o ser humano e, finalmente, a capacidade de trabalho sem descanso por longos períodos.

Entretanto, a aplicação de robôs na indústria requer uma solução confiável que desempenhe de forma consistente as funções predeterminadas, ou seja, há diferentes tipos de robôs e os mesmos devem ser escolhidos especificamente para a função que deve ser suprida.

O robô a ser estudado é o do tipo Scara e sua configuração é utilizada para tarefas de montagem. O presente trabalho tem por objetivo dimensionar um robô industrial do tipo Scara com uma força máxima de 5Kgf e com um alcance máximo de um metro. Serão feitos os dimensionamentos do robô e modelados os elementos mecânicos que o compõem, como o corpo, o braço e o antebraço. Posteriormente serão selecionados os tipos de juntas, os tipos de acionamento, os drivers de controle e a unidade de controle.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Um robô é um sistema mecânico de geometria variada, formado por corpos rígidos, articulados entre si, destinados a sustentar e posicionar/orientar o órgão terminal, que dotado de garra mecânica ou ferramenta específica, fica em contato direto com o processo. A mobilidade do manipulador é o resultado de uma série de movimentos elementares, independentes entre si, denominados graus de liberdade do robô.

A anatomia do robô é constituída pela base fixa, corpo, braço, antebraço e punho, seguido do órgão terminal, que apesar de ser um membro do robô, não é considerado como parte de sua anatomia. As peças que ligam os componentes entre si são chamadas juntas, permitindo a realização de movimentos de translação ou rotação. Segue abaixo figura referente à anatomia do robô em estudo.

Figura 2.1 – Anatomia do robô Scara.

2.1. Tipos de Robôs

Os robôs são classificados de acordo com o número de eixos, tipo de controle, tipo de acionamento e geometria. Existem cinco classes principais de robôs manipuladores, segundo o tipo de juntas (de rotação ou de revolução, de translação ou prismáticas) o que permite diferentes possibilidades de posicionamento no volume de trabalho. As cinco classes ou geometrias principais de um robô são: cartesiana, cilíndrica, polar (ou esférica), de revolução (ou articulada) e SCARA.

2.1.1. Cartesiana

O robô de coordenadas cartesianas, ou robô cartesiano pode se mover em linhas retas, em deslocamentos horizontais e verticais. Os robôs cartesianos caracterizam-se pela pequena área de trabalho, com um elevado grau de rigidez mecânica e são capazes de grande exatidão na localização do atuador. Seu controle é simples devido ao movimento linear dos vínculos e devido ao momento de inércia da carga ser fixo por toda a área de atuação.

2.1.2. Cilíndrica

O robô de coordenadas cilíndricas combina movimentos lineares com movimentos rotacionais. Os braços destes robôs consistem de uma junta de revolução e duas juntas deslizantes. A área de trabalho destes robôs é maior que a área dos robôs cartesianos, mas a rigidez mecânica é ligeiramente inferior. Seu controle possui maior grau de complexidade em ralação ao modelo cartesiano, devido a vários momentos de inércia para diferentes pontos na área de trabalho e pela rotação da junta da base.

2.1.3. Polar (esférica)

O robô de coordenadas polares ou esféricas possui dois movimentos rotacionais, um na cintura e outro no ombro e um terceiro movimento que é linear,