AUTOMAÇÃO E ROBÓTICA
Mário Luiz Tronco
ROBÔ
Manipulador programável, multifuncional,
projetado para manipular materiais, peças,
ferramentas ou dispositivos especiais
através de movimentos programáveis, para
executar tarefas variáveis.
Tipos Principais:
- Manipuladores Mecânicos (Pick and Place)
Tarefas específicas: realizam movimentos
determinados, para a realização de funções tais
como carga e descarga de máquinas, transporte de
peças, embalagem e distribuição.
- Robôs Programáveis
Agrupados em gerações, de acordo com a capacidade de
programação, realimentação e sensoreamento.
ROBÔS PROGRAMÁVEIS
Permitem um controle contínuo de trajetória,
ponto a ponto, gerando posicionamento
preciso, com repetibilidade
São utilizados em substituição às
operações manuais, tais como furação,
pintura e montagem automatizada.
AUTOMAÇÃO DA MANUFATURA
• Automação do "Chão-de-Fábrica”
• Automação de Engenharia
• Automação no Planejamento e Controle.
No nível de "Chão-de-Fábrica”
 Sistemas de Computadores:
No Auxílio à Manufatura
CAM - Computer Aided Manufacturing
No Controle de Qualidade
CAQC - Computer Aided Quality Control
Ferramentas de Controle Estatístico de
Processos (CEP)
CAM
origina-se do desenvolvimento do processamento de
informações, especialmente para o controle de
máquinas ferramentas,
representa a automação de uma indústria no nível de
"Chão-de-Fábrica", através do uso de Células e
Sistemas Flexíveis de Manufatura
Manufatura Integrada por Computador
(CIM - Computer Aided Manufacturing)
uso da tecnologia de computadores ligando todas
as funções relacionadas à manufatura de um
produto, caracterizando-se como um sistema de
informação e controle de manufatura
Benefícios da implementação do conceito de CIM:
Mudanças na Estrutura de Custos
- substituição do trabalho humano pelas
máquinas
- redução de custos variáveis;
Aumento da Repetibilidade dos Processos, o
qual tem impacto competitivo
- redução do trabalho de correção
- melhoria de desempenho dos produtos;
Redução de Inventários
- redução de tempo de montagem
- redução da necessidade de estoques;
Aumento da Flexibilidade
- rápidas trocas de ferramentas e
equipamentos
- mudanças rápidas de produtos, em
resposta às variações de demanda de
mercado;
Benefícios
Redução do Tempo de Trânsito entre as
estações de processamento
- redução de distâncias de movimentação de
materiais
- otimização das rotas a serem seguidas pelos
mesmos.
CIM - Níveis Hierárquicos
NÍVEL 3
MATRIZ
CLIENTES
MARKETING
NÍVEL 2
SISTEMAS DE
AUTOMAÇÃO
SISTEMA GERENCIADOR
DE OPERAÇÕES
NÍVEL 1
CONTROLE DE
CHÃO DE FÁBRICA
ROTEAMENTO
DE MATERIAIS
CONTROLE DE
QUALIDADE
CIM - Níveis de Integração
NÍVEL 1:
Hardware padrão, normalmente controlado
por computadores existentes nas máquinas ou
por controladores programáveis.
AGV`s, máquinas ferramentas NC, robôs,
além de outros equipamentos que fazem uso
limitado de informações locais
NÍVEL 2:
Grupos celulares de equipamentos e materiais
para a produção de famílias de peças, através
de um elevado grau de integração e
comunicação
Obtido através do agrupamento celular de
diversos equipamentos individuais do nível 1
- realizando diversas funções, utilizando-se
das potencialidades do sistema integrado de
informações
NÍVEL 3:
Conexão de diversas Células do nível 2,
formando ilhas, através da utilização de
Redes de Comunicação.
A principal característica das ilhas é a
flexibilidade
NÍVEL 4:
Representa a integração total.
Grandes redes de informações interligam todas as
funções de manufatura.
Inclui sistemas de nível 3, além de equipamentos de
transporte e níveis de gerenciamento.
Este nível de integração representa o conceito de
CIM
Células Flexíveis de Manufatura
Utilizadas na produção de peças individuais ou
pequenos lotes de peças
Realizam todas as funções necessárias para
completar o processo de produção da peça
programada.
São muito versáteis quanto a variações no tipo de
peças fabricadas, dependendo de programação de
seus elementos componentes para alterações no
processo produtivo.
ADVANCED
ANSP
SHASTA
NORTEL
Servidor de Aplicações
- Manufatura Virtual
- Robótica
- Projeto Interativo
(Video/Voz/Dados)
- Fabricação (Célula Flexível)
Switch Multiserviço
Microcomputador
Gerente de Célula
(CAM)
AGV
Servidor
- Vídeo
- Audio
TORNO CNC
ROBÔ
Sistema Flexível de Manufatura (FMS)
Composto por estações de processamento
interligadas por sistemas automatizados de
manipulação e de carga/descarga de materiais,
permitindo a produção de volumes variáveis de
peças diferentes.
Sistema Automático de Manipulação de Materiais
Veículos Comandados (AGV’s);
Transportadores;
Robôs;
Dispositivos de Armazenamento
Automatizado.
AGV’s
ROBÔS no contexto de Sistemas Flexíveis
de Manufatura
•Acionamento e Controle
- Servomotores
- Sensores
• Operação
- Visão Artificial
- Navegação
- Teleoperação
•Integração
• Modelagem e Simulação
Acionamento e Controle
Servomotores DC/AC
Sensores:
- Força
- Posição/Velocidade (encoders)
- Câmeras
- Proximidade Indutivos/Capacitivos
- Ultra-som (Distância)
Visão Artificial:
- Reconhecimento de Peças
- Navegação
- Redes Neurais
ROBÔ
Teleoperação
Browser
WWW
Solicitações de
Serviços
Dados/Imagens
Comandos
Servidor
WWW
Equipamento
Teleoperado
Dados de Posicionamento/
Status de Operação
Modelagem e Simulação
Modelo Dinâmico
- Estudo matemático do comportamento do robô, em
relação às suas características construtivas
- Posicionamento:
- Torque
- Forças nas juntas/atrito
- Capacidade de Carga/Repetibilidade
- outras
z0
1
z1
y0
2
z2
y1
x0
x1
y2
3
x2
d2
z3
L1
L2
d3
y3
4
x3
z4
y4
x4
Análise Cinemática
Estudo analítico do movimento do braço do robô em
relação a um sistema de coordenadas de referência,
como função do tempo e sem levar em conta as
forças e torques envolvidos no movimento.
Manipulação de Matrizes
Expressão para o sistema de coordenadas da garra
em relação ao sistema da base
Comportamento dinâmico:
Estudo do movimento em relação aos torques
aplicados pelos atuadores ou por forças externas
aplicadas ao manipulador
Torque nas juntas
Modelos para Simulação
- Modelagem Geométrica
- Ferramentas de Simulação de operação