Até mm (0.1mm usualmente) Aceleração Até 25 m/s 2. A partir de 2 a 3 kg até limites ~ 350kg. Relação Peso/Carga Em torno de 30 a 40

Transcrição

1 Introdução à Robótica Industrial Prof. Dr. Carlo Pece Transparências adaptadas de material fornecido pelo prof. Winderson E. dos Santos

2 Histórico Revolução Industrial Automação Karel Capek (1921) robota Isaac Assimov Teleoperador mestre-escravoescravo George Devol & Joe Engelberger Unimation Inc. Unimate (1961) Introdução à robótica industrial 2

3 Avanços tecnológicos 74: Acionamentos elétricos eficazes 74: Controle micro-processado 82: Interpolações cartesianas 82: Comunicação via computador 82: Uso de Joy-Stick 82: Programação por menus 84: Sistema de visão 86: Controle digital 86: Acionamentos em CA 90: Interconexão em redes 91: Controle digital de torque 94: Modelo dinâmico completo 94: Interface Windows 94: Simulação em robôs virtuais 94: Uso de fieldbus 96: Cooperação entre robôs 98: Sistemas de detecção de colisões 98: Identificação de objetos 98: Movimentação em alta velocidade Introdução à robótica industrial 3

4 Estado-da-artearte Resolução Repetibilidade Precisão Repetibilidade Velocidade Até mm (0.1mm usualmente) Até 5 m/s Aceleração Até 25 m/s 2 Carga admissível A partir de 2 a 3 kg até limites ~ 350kg Relação Peso/Carga Em torno de 30 a 40 Número de eixos 6 Comunicação Capacidades de E/S Profibus, Ethernet, canais seriais Similares a um PLC para sinais A/D * Fonte: Welding 2001, International Workshop on Robotic Welding Systems and Process Monitoring, Portugal Introdução à robótica industrial 4

5 Objetivos de uso de um robô na indústria Reduzir custos Diminui de número de pessoas Aumento da produtividade Melhor utilização da matéria prima Economia de energia Melhorar condições de trabalho Melhorar a qualidade do produto Realizar atividades manuais impossíveis Montagem de peças em miniatura Coordenação de movimentos complexos Atividades muito rápidas Introdução à robótica industrial 5

6 Definição de robô industrial Máquina manipuladora, com vários graus de liberdade, controlada automaticamente, reprogramável, multifuncional, que pode ter base fixa ou móvel para utilização em aplicações de automação industrial (Norma ISO 10218) Introdução à robótica industrial 6

7 Componentes de um robô Manipulador Atuadores Sensores Unidade de Controle Unidade de Potência Efetuador Introdução à robótica industrial 7

8 Tipos de juntas Junta prismática Junta de rotação Junta esférica O número de articulações em um braço do robô é também referenciado como grau de liberdade. A maioria dos robôs têm entre 4 e 6 graus de liberdade. Já o homem, do ombro até o pulso, tem sete graus de liberdade! Introdução à robótica industrial 8

9 Classificação de robôs pela estrutura mecânica De cadeia cinemática aberta Robô Cartesianos Robô Cilíndricos Robô Esféricos Robô SCARA Robô Antropomórfico De cadeia cinemática fechada Robô Paralelo Introdução à robótica industrial 9

10 Robô Cartesiano Três juntas prismáticas (PPP) Alta rigidez Pouca habilidade de posicionamento Aplicável principalmente em sistemas para manipulação e movimentação Tipicamente com atuadores eletro- magnéticos (em alguns casos também encontrados com pneumáticos) Introdução à robótica industrial 10

11 Robô Cilíndrico Duas juntas prismáticas e uma junta de rotação (RPP) Menor rigidez radial Bom acesso em cavidades horizontais Apresenta menor resolução de posicionamento na direção horizontal Em geral com atuadores hidráulicos Introdução à robótica industrial 11

12 Robô Esférico Uma junta prismática e duas juntas de rotação (PRR) Pouca rigidez radial Apresentam menor resolução de posicionamento ao longo do eixo radial amplamente usado em operações junto a centros de usinagem Normalmente empregam-se acionamentos elétricos Estrutura empregada no primeiro robô Introdução à robótica industrial 12

13 Robô SCARA Duas juntas de rotação e uma junta prismática (RRP) Selective Compliance Assembly Robot Arm (alta rigidez para cargas verticais enquanto para cargas horizontais a rigidez é baixa) Utiliza-se esta estrutura para manipulação de pequenos objetos Seus acionamentos são tipicamente de natureza elétrica Introdução à robótica industrial 13

14 Robô Antropomórfico Tres juntas rotacionais (RRR) Menor rigidez dentre as estruturas Resolução de posicionamento variável no espaço de trabalho Maior grau de habilidade Na grande maioria dos casos são empregados acionamentos de natureza elétrica Introdução à robótica industrial 14

15 Robô Paralelo Configuração tipo plataforma Altíssimo grau de rigidez Volume de trabalho aprox. semi-esféricoesférico Muito empregado para operações de usinagem Introdução à robótica industrial 15

16 Outras classificações Geração tecnológica Seqüência fixa Atuação em ambientes não estruturados Inteligência artificial Participação de operadores humanos Ambientes estruturados Ambientes não estruturados Pelo tipo de acionamento (elétrico, hidráulico ou pneumático) Pelo tipo de transmissão (direta ou indireta) Introdução à robótica industrial 16

17 Efetuador Ferramentas especiais Porta eletrodos Pistola de aspersão ou pintura Tocha para soldagem Dispositivo de corte/soldagem a plasma/laser Pinças p/ soldagem a ponto Porta rebolo Maçarico para corte oxiacetilênico Pistola para corte/limpeza por jato de água Garras mecânicas Introdução à robótica industrial 17

18 Garras Mecânicas Analogia com a mão humana Seis modos de preensão A mão humana tem 22 graus de liberdade Tipos de garras industriais Dois dedos (rígidos ou flexíveis flexíveis)) Tres dedos Com ventosas Introdução à robótica industrial 18

19 Aplicações de robôs na indústria Movimentação Transporte, carga(descarga), paletização Processamento Soldagem, fixação, pintura, montagem, limpeza, corte, empacotamento, etc Controle de qualidade Inspeção, localização de contornos, detecção de falhas,etc. Introdução à robótica industrial 19

20 Projeto de robôs Conhecimentos envolvidos Eng. mecânica Eng. elétrica Teoria de controle Ciência da computação Problemas a serem solucionados Dimensionamentos e cálculos estruturais Fabricação e montagem de peças de precisão Planificação de movimentos Simulação e modelagem Técnicas de programação Testes de desempenho Introdução à robótica industrial 20