ROBÔS MANIPULADORES
ROBÓTICA
Prof. Filipe Trindade
SUMÁRIO







Definição
Anatomia
Aplicações
Precisão
Cinemática
Programação
Robôs - Prática
DEFINIÇÃO
O QUE É UM ROBÔ?
?
ROBÔS INDUSTRIAIS
1921: Surge o termo “robô”
…
1960: Robô UNIMATE
…
ROBÔS NO MUNDO
Global
Japão
União Europeia
770.000
350.000
233.000
EUA
104.000
http://www.noticiasdot.com/publicaciones/2003/1003/2110/noticias211003/noticias211003-3.htm
ROBÓTICA
LEIS:
Lei Zero: Um robô não pode causar mal à humanidade ou, por
omissão, permitir que a humanidade sofra algum mal, nem
permitir que ela própria o faça.
Lei 1: Um robô não pode ferir um ser humano ou, por omissão,
permitir que um ser humano sofra algum mal.
Lei 2: Um robô deve obedecer às ordens que lhe sejam dadas por
seres humanos, exceto nos casos que em tais ordens contrariem a
Primeira Lei.
Lei 3: Um robô deve proteger sua própria existência, desde que tal
proteção não entre em conflito com a Primeira e a Segunda Leis.
http://www.comp.pucpcaldas.br/users/silvana.prazeres/Leis.htm
DEFINIÇÃO
Robô: Se originou a partir da palavra checa “robota”,
a qual significa trabalho, esforço.
Robôtica: Projeto, análise do comportamento
do robô.
AUTOMAÇÃO
ROBÔTICA
Robô:
Dispositivo
Multifuncional
programável.
ANATOMIA
Base: Fixa no chão de fábrica
ou num suporte;
Elos: Forman una cadeia cinemática;
Efetuador final: Formado pelo punho e
una garra ou ferramenta;
Atuadores: Motores elétricos,
hidráulicos ou
pneumáticos;
Sensores: Encoders, Tacômetros,
Lasers, Câmeras etc.
ROBO PUMA (MOTOMAN)
ARTICULAÇÕES
Prismâticas
Rotacionais
Movimento linear
entre os elos.
Movimento
angular entre os elos.
q2
1
0
Z0
q1
Robô ST
x0
Y0
Robot PUMA
ESTRUCTURAS CINEMÁTICAS
- Coordenadas cartesianas (PPP)
- Coordenadas cilíndricas (RPP)
- Coordenadas esféricas (RRP)
PPP
RPP
RRP
- Articulados (RRR)
- Tipo SCARA
RRR
SCARA
GRAUS DE LIBERDADE
Graus de Liberdade: número de movimentos individuais
das articulações. Identifica a
versatilidade do robô.
6 grados de liberdade:
configuração mais complexa:
3 graus para posicionar o efetuador
final, e 3 para orientá-lo.
ÁREA DE TRABALHO
Região do espaço que o robô consegue alcançar com o efetuador final.
Puma (Kawasaki)
Vista superior
Vista lateral
APLICAÇÕES
• Pick and place
• Continuous path
• Manufacturing processes
• Assembly
• Cleam room
• Inspection
• Medical applications
LINKS INTERESANTES
http://www.din.uem.br/ia/robotica/
http://www.eg.bucknell.edu/~robotics/manufctr.html
http://robot.anu.edu.au/
PRECISÃO
Precisão: capacidade de ir até a posição desejada
em relação a um sistema de referencia.
Repetibilidade: capacidade de repetir uma posição
a partir da mesma condição inicial.
OBJETIVO
ALTA REPETIBILIDADE
ALTA PRECISÃO
OBJETIVO
ALTA REPETIBILIDADE
BAIXA PRECISÃO
OBJETIVO
BAIXA REPETIBILIDADE
ALTA PRECISÃO
CINEMÁTICA
Relacionada com o estabelecimento
de sistemas de referencia para representar a posição e orientação
de corpos rígidos, e com as transformações entre ditos sistemas.
1
x1
Z1
Y1
0
Z0
x0
Y0
Sistemas de referencia.
DENAVIT-HARTERMBERG (DH).
 cos  i
 sin 
i
Ai  
 0

 0
 cos  i  sin  i
sin  i  sin  i
cos  i  cos  i
sin  i
 sin  i  cos  i
cos  i
0
0
a i cos  i 
a i sin  i 


di

1 
z i -1
zi
i
z i -2
Joint i
Oi
xi
yi
Link i-1
Link i
Joint i+1
x i -1
i
Joint i-1
di
O i-1
y i -1
REPRESENTAÇÃO D-H.
EXEMPLO
T04  A1    A4 .
1
z0
y0
x2
z1
x0
y2
y1
z2
d3
x0
4
y3
2
y4
x3
x4
sini  sini ai cosi 
cosi  cos i  sini
sin
cos i  cosi  sini  cosi ai sini 
i


Ai 
 0
sini
cos i
di 


0
0
1 
 0
z3,z4
Manipulador SCARA.
c1
s
1
A1  
0

0
 s1
c1
0
0
1
0
A3  
0

0
0
1
0
0
0 a1c1 
0 a1s1 

1 0 

0 1 
c2
s
2
A2  
0

0
s2 0 a2 c2 
 c2 0 a2 s2 

0 1 0 

0 0 1 
0
0

d3 

1 
c4
s
4
A4  
0

0
 s4
c4
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0

d4 

1 
PROGRAMAÇÃO
Teach by showing: Mover as juntas do robô até uma posição
desejada (goal point) e alocá-la na memória.
• OBS.: O leitor de seqüências lê posteriormente as
posições armazenadas.
• Nesta forma de programação
o operário guia o robô
manualmente através de
um painel de controle
(teach pendant).
PROGRAMAÇÃO
Teach by learning: Desligar o acionamento do robô e mover
as juntas do robô pelas posições desejadas
e as armazena na memória.
• OBS.: O leitor de seqüências lê posteriormente as
posições armazenadas.
• Nesta forma de programação o operário guia o robô
diretamente sem usar um painel de controle (teach pendant).
PROGRAMAÇÃO
Programming Languages: Programas escritos usando uma
linguagem de programação específico.
• OBS.: A maioría dos sistemas equipados com linguagens
de programação conservam ainda a interfase teach pendant.
EXEMPLOS:
VAL (ROBÔ PUMA DA UNIMATION)
VAL II, AL (UNIVERSIDADE DE STANDFORD).
AR-BASIC (AMERICAN ROBOT CORPORATION)
PROGRAMAÇÃO
CARACTERÍSTICAS DAS LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO
DE ROBÔS
• Usam linguagens de computação popular (por exemplo,
PASCAL, C etc)
• Acrescentam uma biblioteca com funções específicas
• O usuário elabora um programa e realiza chamadas
(calls) às funções contidas na biblioteca.
Exemplos:
ROBOT-BASIC (Intelledex);
JARS (desenvolvido pela NASA).
PROGRAMAÇÃO
REQUERIMENTOS DA LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO
Modelado do entorno: Modela objetos, representa
posições e orientações em relação aos de sistemas coordenados.
Especificações do movimento: planejar e gerar trajetórias.
Ex.: MOVED 1
Fluxo da execução: Chamadas a subrotinas, laços, interrupções etc.
Ambiente de programação: Interfase amigável.
Integração de sensores: sensores de posição, força, visão etc.
PROGRAMAÇÃO
SIMULAÇÃO VERSUS REALIDADE
• Dificuldade de modelar o entorno de trabalho sem erros.
• Presença de incertezas na posição dos objetos do “mundo”
do robot, a precisão do manipulador etc.
PROGRAMAÇÃO OFF - LINE
A importância radical na economia: Evita ter que deter
um processo para reprogramar o robô.
PROGRAMAÇÃO
SOFTWARE WORKSPACE 4.0 (ROBOT SIMULATIONS LTD).
ROBÔS
SCARA
L
E
G
O
ROBIX
Kit didático formado por:
-6 servos
-Componentes mecânicas
-Software: RASCAL
-Vídeo de montagem e Aplicações
ROBÓTICA MÓVEL
TELEOPERAÇÃO