Robotica/ por ELiel Antunes
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Robotica/ por ELiel Antunes Robotica/ por ELiel Antunes Presentation Transcript

  • Robótica ELIEL ANTUNES DANIEL OLIVEIRA
    • O termo robótica refere-se ao estudo e à utilização de robots.
    O que é a Robótica?
      • A origem do termo robô vem da palavra checa "robota" que significa trabalho forçado;
      • A historia dos robôs passa pela ficção científica, pois o termo robô, deriva do termo checo "robota", que foi utilizado pela primeira vez numa peça de teatro da autoria do checo Karel Capek,em 1922;
      • O robô surge do desejo do Homem em reproduzir-se a si próprio por meios mecânicos criando um escravo ideal, isto é, capaz de executar as tarefas humanas, de forma incansável e obediente.
    História da Robótica:
  • O grande escritor americano de ficção científica Isaac Asimov estabeleceu quatro leis muito simples para a robótica: " Um robô não pode causar mal à humanidade nem permitir que ela própria o faça". 0ª lei: "Um robô deve proteger sua existência na medida em que essa proteção não estiver em contradição com a primeira e a segunda leis". 3ª lei: "O robô deve obedecer às ordens dadas pelos seres humanos, exceto se tais ordens estiverem em contradição com a primeira lei". 2ª lei: "Um robô não pode ferir um ser humano ou, permanecendo passivo, deixar um ser humano exposto ao perigo". 1ªlei:
    • Manipuladores:
    • São robôs que estão fixos ao seu local de trabalho.
    • Móveis:
    • São robôs que se deslocam usando rodas pernas ou algo semelhante.
    • Humanóides:
    • São os robôs que Imitam o ser humano.
    Tipos de Rôbos:
    • Robô Cartesiano
    • Robô Cilíndrico
    • Robô Esférico
    • Robô Articulado
    • Robô Scara
    Tipos de junções nos Robôs
    • É formado por três eixos;
    • Deslocam-se linearmente;
    • Tem um eixo horizontal designado por (x) que faz o movimento esquerda/ direita.
    • Tem um eixo horizontal designado por (y) que faz o movimento avanço/recuo.
    • Tem um eixo vertical designado por (z) que faz o movimento de deslocamento em altura.
    Robô Cartesiano:
    • Este robô deriva do cartesiano;
    • Este robô é suportado por quatro colunas que assentam em dois trilhos paralelos;
    • Nos trilhos colocasse tipo uma ponte rolante por onde vai andar o robô;
    • Nessa ponte rolante vai ter um braço de robot que pode subir ou descer;
    Robot Pórtico:
    • Vantagens:
    • Têm uma elevada rigidez;
    • Permite o transporte de cargas elevadas;
    • Grande exactidão na localização do actuador;
    • O controlo deste robô é bastante simples.
    • Desvantagens:
    • São muito caros;
    • São robôs de grandes dimensões;
    • Área de trabalho é pequena.
    Vantagens e Desvantagens:
    • Servem para automatizar armazéns;
    • Efectuar carregamentos de máquinas;
    • Movimentar cargas;
    • Entre outros conforme o que se pretende fazer podemos aplica-los em outras funções.
    Aplicações:
    • É constituído por um eixo horizontal (radial y) que faz o movimento de avanço/recuo;
    • O eixo horizontal esta montado no eixo vertical (z) que faz o deslocamento em altura;
    • O eixo vertical e horizontal assenta numa base rotativa que efectua o movimento angular.
    Robô Cilíndrico:
    • Vantagens:
    • Menor rigidez que os robôs cartesianos;
    • Permite o transporte de cargas pesadas;
    • Maior área de trabalho que o robô cartesiano.
    • Desvantagens:
    • O eixo vertical (z) e o radial (Y) ficam expostos;
    • Controlo mais difícil que o cartesiano.
    Vantagens e Desvantagens:
    • Serve para servir outras maquinas;
    • Manusear materiais onde o espaço é pequeno;
    • Entre outros conforme o que se pretende fazer podemos aplica-los em outras funções.
    Aplicações:
    • Este robot e constituído por um braço extensivo;
    • O braço extensivo é montado sobre uma base;
    • Este robot têm duas coordenadas polares (& e β );
    • Tem uma coordenada cartesiana (y).
    Robô Esférico ou Polar:
    • Vantagens:
    • Grandes áreas de trabalho.
    • Desvantagens:
    • Controlo bastante difícil.
    Vantagens e Desvantagens:
    • Serve para servir outras maquinas;
    • Manusear materiais onde o espaço é pequeno;
    • Entre outros conforme o que se pretende fazer podemos aplica-los em outras funções
    Aplicações:
    • Este robot tem uma junção de torção que o faz girar;
    • E tem varias junções de rotação;
    • Este robot também é o robot que melhor simula o corpo humano.
    Robô Articulado:
    • Vantagens:
    • Junções com grande flexibilidade o que permite ser o robot com mais parecenças com o corpo humano.
    • Desvantagens:
    • Só pode ser utilizado numa área de trabalho pequena.
    • Devido a ter muitas junções faz com que seja difícil de o controlar e também de o programar.
    Vantagens e Desvantagens:
    • Serve para colocar componentes numa placa de circuito impresso;
    • No fundo este robô por ser tão flexível serve para quase todas as aplicações industriais;
    • Entre outros conforme o que se pretende fazer podemos aplica-los em outras funções.
    Aplicações:
    • Este robô e compacto;
    • Tem grande precisão;
    • Possui duas juntas rotativas e uma junta linear, que atua sempre na vertical.
    Robô Scara:
    • Vantagens:
    • Estas características o tornam próprios para trabalhos em montagem mecânica ou electrónica que exigem alta precisão.
    • Desvantagens:
    • Têm um alcance limitado .
    Vantagens e Desvantagens:
    • Trabalhos de montagem mecânica ou electrónica que exigem alta precisão;
    • Entre outros conforme o que se pretende fazer podemos aplica-los em outras funções.
    Aplicações:
    • Dispositivos fixados junto punho de um robô, que permitem realizar uma determinada tarefa;
    • A parte do robô que faz a ligação do robô á parte em que se vai trabalhar da-se o nome de robô,
    • Os atuadores tem várias aplicações.
    Atuadores
      • Garras: usado para pegar e segurar objectos.
      • Exemplo:
      • Carregar, descarregar máquinas ou peças;
      • Pegar em peças de um transportador e descarrega-las sobre uma pallet;
      • Pegar em caixas, garrafas, matérias primas, etc.
      • Ferramentas: usado para realizar algum trabalho sobre a peça.
      • Exemplo:
      • soldagem a arco
      • pintura
      • soldagem a ponto
    Aplicações dos atuadores:
    • Mecânicos
    • Não Mecânicos
    • Ferramentas
    Tipos de Atuadores:
    • Órgão terminal que utiliza elementos (dedos) mecânicos acionados por mecanismos de pega;
    • Tentam simular os movimentos da mão humana;
    • Possuem elementos mecânicos (dedos) que fazem o contacto direto com o objecto a ser manipulado que podem ser fixos ou intercambiáveis;
    Garras Mecânicas:
    • Carregar e descarregar máquinas;
    • Transportar peças;
    • Paletizar objetos;
    • Manipular caixas, garrafas, matérias primas, etc;
    • Manipular ferramentas
    • Segurar objetos através da constrição física ou atrito.
    Aplicações de garras Mecânicas:
    • Classifica-se de acordo com o número de elementos mecânicos em contacto (dedos):
      • Simples - apenas um elemento.
      • Duplo - dois elementos mecânicos de contato.
      • De acordo com a forma de contato com o objeto:
      • Contacto interno.
      • Contacto externo.
      • Contacto em forma de “V”.
      • Encaixe, Fricção, Retenção.
    Classificação das Garras Mecânicas:
    • Movimento Pivotante:
    • Elementos giram em torno de pontos fixos na garra.
    • Normalmente utilizam algum tipo de mecanismo articulado.
    • Movimento Linear:
    • Elementos mecânicos deslocam-se entre si paralelamente abrindo-se e fechando-se normalmente são utilizados trilhos como guias.
    Movimento das Garras Mecânicas:
    • Garras de dois dedos.
    • Garras de três dedos.
    • Garra para objectos cilíndricos.
    • Garra para objectos frágeis .
    Alguns tipos de garras mecânicas:
    • Tipo mais comum e com grande variedade diferenciam-se pelo tamanho e/ou movimento dos dedos ou movimento de rotação.
    Garras de dois dedos:
    • Permitem segurar objectos de forma circular, triangular e irregular com maior firmeza;
    • Os dedos são articulados e formados por diversos vínculos.
    Garras de três dedos:
    • Composta de dedos com vários semicírculos chanfrados permitem segurar objetos cilíndricos de diferentes diâmetros.
    Garra para Objectos Cilíndricos:
    • Exercem força durante a operação de segurar algum corpo, controladas para não causar nenhum tipo de dano ao mesmo.
    • Formado por dois dedos flexíveis que se curvam para dentro de forma a agarrar um objeto frágil.
    Garra para Objetos Frágeis:
    • Dispositivos com a função de segurar e manipular objetos que utilizam princípios não mecânicos tais como eletromagnetismo e sucção.
    Garras não Mecânicas:
    • Garras articuladas
    • Garras de vácuo
    • Garras Eletromagnéticas
    • Garras adesivas
    • Ganchos e cadinhos
    • Adaptador automático de garras
    Tipos de Garras não Mecânicas:
    • Projectadas para “agarrar” objetos de diferentes tamanhos e formas.
    • Sua facilidade em segurar objetos de formas irregulares e tamanhos diferentes deve-se ao grande número de vínculos.
    Garras Articuladas:
    • Projectadas para segurar uma superfície lisa durante a acção do vácuo.
    • Estas garras possuem ventosas de sucção conectadas ao sistema de ar comprimido aonde seguram superfícies lisas como chapas metálicas e caixas de papelão.
    Garras de Vácuo:
    • Utilizadas para manusear objetos que podem ser magnetizados (ferrosos) através de um campo magnético, principalmente chapas e placas.
    Garras Eletromagnéticas:
    • Dispositivos que utilizam substância adesiva para operações de manuseamento de objetos.
    • Aplicação em materiais leves como tecido etc.
    Garras Adesivas:
    • Os GANCHOS são indicados para o manuseio de peças que tenham algum tipo de saliência que possa ser utilizada para encaixe.
    • Utilizam-se CADINHOS no manuseio de materiais de difícil controle de volume e/ou quantidade como líquidos e pós, produtos granulados, alimentícios, etc.
    Ganchos e Cadinhos:
    • Desenvolvido a partir da necessidade de se ter uma garra capaz de segurar diferentes tipos de objectos.
    Adaptador Automático de Garra:
    • São dispositivos de processo unidos ao órgão terminal do elemento mecânico manipulador (robô) junto ao seu punho.
    • Utilizadas para a realização de trabalho sobre um objecto, para operações de processamento.
    • Devem estar rigidamente fixas à extremidade do robô impossibilitando movimentação relativa ao braço mecânico tendo apenas a função de posicionar e orientar a ferramenta em relação à peça a ser trabalhada.
    Ferramentas:
    • Os acionadores são dispositivos responsáveis pelo movimento das articulações e do desempenho dinâmico do robô.
    Sistemas de Acionamentos:
    • Acionamento Hidráulico
    • Acionamento Eléctrico
    • Acionamento Pneumático
    Tipos de Sistemas de Acionamento:
    • Permite valores elevados de velocidade e de força.
    • A grande desvantagem é o seu elevado custo.
    • Preferíveis em ambientes nos quais os drives eléctricos poderão causar incêndios, como seja na pintura.
    • Os principais componentes deste sistema são: motor, cilindro, bomba de óleo, válvula e tanque de óleo.
    • O motor é responsável pelo fluxo de óleo no cilindro em direcção ao pistão que movimenta a junta.
    • Assim, este tipo de accionador é geralmente associado a robôs de maior porte, quando comparados aos acionadores pneumáticos e eléctricos. Entretanto a precisão em relação aos accionadores eléctricos é menor.
    Acionamento Hidráulico:
    • Oferecem menor velocidade e força (comparativamente aos hidráulicos).
    • Permitem maior precisão, maior receptibilidade.
    • Dois tipos de accionamentos eléctricos: motores passo a passo (controle em malha fechada ou aberta) e servomotores DC (controle em malha fechada).
    • Geralmente robôs de tamanho pequeno a médio utilizam acionadores eléctricos.
    • Os acionadores eléctricos mais comuns em uso nos robôs são: motor de corrente continua ou DC, servomotor e motor de passo. Esses tipos de accionadores não propiciam muita velocidade ou potência, quando comparados com accionadores hidráulicos, porem atingem maior precisão.
    Acionamento Eléctrico:
    • Utilizado em robôs de pequeno porte e que possuam poucos graus de liberdade.
    • Baixo custo .
    • Os accionadores pneumáticos são semelhantes aos accionadores hidráulicos, porem a diferença é a utilização de ar ao invés de óleo.
    • Entretanto o ar é altamente compressível, o que causa uma baixa precisão e força, mas estes acionadores possuem alta velocidade.
    Acionamento Pneumático:
  • Comparação dos Tipos de Actuadores:
  •  
  • Sensores
    • Equipamento que responde a um estímulo físico e transmite o impulso resultante.
    • Os Sensores são os sentidos dos sistemas de controle.
    DEFINIÇÃO DE SENSOR:
    • Podem ser classificados de acordo com os princípios físicos (ótico, acústico, etc.)
    • De acordo com as quantidades medidas (distância, força, etc.).
    CLASSIFICAÇÃO DE SENSORES:
    • Habitualmente estão divididos em dois tipos principais: sensores de contacto e sensores sem contato.
    CLASSIFICAÇÃO DE SENSORES:
    • Os sensores de contato requerem um contato físico com os objetos (microchaves "pele" artificial, etc.) .
    • A principal vantagem deste tipo de sensor é a precisão das suas medidas.
    SENSORES DE CONTATO:
    • As principais informações obtidas :
    • Presença ou não de um objeto num lugar;
    • Força de momento;
    • Pressão;
    • Escorregamento entre a garra e a peça;
    Sensores de Contato :
    • Sensores de contato simples
    • Superfícies sensores de múltiplo contato
    • Lâminas de contato
    • Sensores de escorregamento
    • Sensor de pelo
    • Sensores de força e momento
    • Sensores sem Contato
    Sensores de Contato podem ser classificados em:
    • Permitem a medição num eixo e transmitem somente duas possíveis informações:
    • O contato existe entre o sensor e o objeto;
    • O contato não existe.
    • Este tipo de sensor é usado em sistemas automáticos, desde que ele seja simples, barato, seguro e possa fornecer dados vitais.
    Sensores de contato simples:
    • É uma combinação de um número de sensores de contacto simples localizados em grandes concentrações sobre uma superfície simples.
    Superfícies sensores de múltiplo contato:
    • Usado em situações aonde as informações precisas para o ponto de contato entre o robô e o objeto não são desejadas, isto é, aonde só há a necessidade de confirmar a colisão entre o robô e um objeto no ambiente.
    Lâminas de contato:
    • Este sensor indica a garra qual a força que pode exercer no objeto.
    • O sensor é ainda capaz de detectar o movimento e a posição do objeto após o escorregamento. Esta informação ajuda o robô a "conhecer" a exata posição e orientação do objeto escorregado e assim saber como pode continuar a operação sem danificar o objeto.
    Sensores de escorregamento:
    • Os sensores de pelo são varas leves e salientes do atuador.
    • Como os pêlos de um gato, eles sinalizam o contato com algum objecto no ambiente.
    • Estes sensores são extremamente delicados e sensíveis à choques .
    Sensores de pelo:
    • São de grande utilização em várias áreas da engenharia, estão bastante desenvolvidos e são dos mais usados em robótica.
    • Estes sensores são montados ente o último link do braço do robô e a garra ou ferramenta, em alguns casos são montados dentro dos dedos das garras.
    Sensores de força e momento:
    • Usa-se como exemplo o apertar parafusos, uma operação monótona e comum.
    • Usa-se na finalização.
    Aplicação dos sensores de força e momento:
    • Nestes sensores não se tem o contacto físico com o objecto a ser medido. As informações são colhidas à distância, logo são menos expostos a danos físicos que os sensores de contacto.
    SENSORES SEM CONTATO:
    • Identificação de um detector simples, por meio de um sensor simples ;
    • Identificação ao longo de uma linha, por meio de um vetor de sensores;
    • Identificação por toda área, por meio de uma câmara ou matriz sensitiva.
    Os métodos de identificação dos sensores sem contacto são:
    • Feito por meio de um sensor ótico, cujo princípio de operação é baseado na identificação da fonte de luz por meio de um detector simples .
    Identificação com um detector simples:
    • Um vector de detecção é capaz de fornecer ao controlador um grande número de informações, muito maior do que o fornecido pelo detector.
    • O vetor de sensoreamento fornece informações, como o tamanho do objecto.
    Identificação ao longo de uma linha, por vector de sensoreamento:
    • Imprecisão na orientação do braço o que produz um cálculo errado da distância;
    • Imprecisão na medida. Este tipo de sensor é capaz de medir somente curtas distâncias.
    Limitações do uso de vectores de sensoreamento:
    • O objeto é observado por uma câmara e a sua imagem é projetada na matriz sensora por meio de lentes. Os detectores são eletricamente varridos, e o sinal obtido, é proporcional a quantidade de luz emitida.
    • A quantidade de dados, é imensa;
    Identificação em toda uma área, por sensoreamento com matriz sensitiva:
    • Potenciómetros
    • Sensores de velocidade
    • Taquímetros
    • Encoders
    Outros Tipos de Sensores:
      • Potenciómetro, é um elemento resistivo variável que permite converte essa variação resistiva em variação de corrente
    Potenciómetro
    • Podem medir:
    • Posição linear;
    • Posição angular (rotativo);
    • Podem ser:
    • incremental ou absoluto;
    • Características:
    • baratos;
    • simples;
    • confiáveis;
    • fácil de usar;
    • alta resolução.
    Encoders
    • Encoders ópticos, sensor que utiliza um feixe de luz visível ou não, entre um transmissor e um receptor para gerar um evento de sinal.
    Encoders ópticos
    • Exigem a zeragem do sistema antes da utilização.
    Encoder Incremental Rotativo
    • Configuração com o sensor de referência;
    • Configuração com o orifício de referência de disco.
    Encoder Incremental Rotativo
    • Não precisa “zerar”o sistema
    Encoder Absoluto Rotativo
    • Exemplos de discos de encoders:
    Encoders Rotativos
    • Ultra-som, é um sensor electrostático que emite impulsos periodicamente e capta seus ecos, resultantes do choque das emissões com objectos situados no campo de acção. A distância dos objectos é medido pelo tempo levado pelo eco.
    Ultra-som
    • Proximidade, são sensores que se valem das leis de indução eletromagnética de cargas para indicar a presença de algum tipo de material que corresponda a certa características.
    Proximidade
    • Sensores de velocidade detectam a velocidade das juntas do manipulador.
    • Tacómetros: tensão proporcional à velocidade da junta.
    Sensores de Velocidade e Tacómetros:
  • Referências
    • http://www.robotica.dei.uminho.pt/
    • http://pt.wikipedia.org/wiki/Rob%C3%B3tica
    • http://www.citi.pt/educacao_final/trab_final_inteligencia_artificial/sensores.html
    • http://desciclo.pedia.ws/wiki/Rob%C3%B4
  • Obrigado