ROBÓTICA CONCEITOS. Prof a. Dra. GIOVANA TRIPOLONI TANGERINO Tecnologia em Automação Industrial

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Bruno Deluca Neiva
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SP CAMPUS PIRACICABA ROBÓTICA Prof a. Dra.

1 SP CAMPUS PIRACICABA ROBÓTICA Prof a. Dra. GIOVANA TRIPOLONI TANGERINO Tecnologia em Automação Industrial CONCEITOS Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino,

2 APLICAÇÕES Na indústria: Trabalhos repetitivos, pesados ou sujos para os seres humanos Realizar tarefas em locais mal iluminados ou perigosos para os seres humanos Soldagem, pintura e carregamento de máquinas Trabalhos de risco, onde confiabilidade e segurança são fatores importantes Tratamento de lixo tóxico Mineração estoques, hospitais, portos de contêiners, laboratórios, instalações de servidores Inspeção de tubulações Na medicina: Cirurgias de precisão Na agricultura: Monitoramento, sensoriamento Em segurança Patrulhamento autônomo, robôs de segurança, monitoramento, busca e resgate, localização de minas terrestres, combate a incêndios Em Explorações Espacial, subaquática, terrestre No dia a dia / tarefas caseiras Faxineiros, cortadores de grama, assistivos, carros autônomos Como entretenimento etc... Competições, companhia Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino,

3 PROJETO ROBÓTICO Qual a MISSÃO do robô? MODELAR Ambiente Cinemática Dinâmica Onde estou? Para onde vou? Como faço para chegar lá? PLANEJAR Trajetórias Movimentos CONTROLAR Sensores atuadores Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino,

MISSÃO DADA, MISSÃO CUMPRIDA Realização de tarefa execução de um movimento Execução do movimento -> tarefa do sistema de controle Sistema de controle -> comandos consistentes para os atuadores

4 MISSÃO DADA, MISSÃO CUMPRIDA Realização de tarefa execução de um movimento Execução do movimento -> tarefa do sistema de controle Sistema de controle -> comandos consistentes para os atuadores Controle de movimento -> análise precisa das características da estrutura mecânica, dos atuadores e sensores Análise -> derivação em modelos matemáticos Modelos matemáticos -> que descrevem a relação de entrada/ saída caracterizando os componentes do robô. Modelar -> premissa para determinar estratégias de controle de movimento Modelar Planejar Controlar Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino, (SICILIANO et al., 2009)

5 MODELAR Modelo cinemático: útil para determinar a relação entre as forças e torques aplicados nas juntas e forças e momentos aplicados na extremidade atuante em configurações de equilíbrio estático. Modelo dinâmico: equações de movimento do manipulador como função das forças e momentos atuando sobre ele. Modelo mecânico: útil para projeto mecânico da estrutura, escolha dos atuadores, determinação das estratégias de controle e simulação computacional do movimento do manipulador. Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino,

6 MODELAR Análise cinemática da estrutura mecânica de um robô: Descrição do movimento em relação ao conjunto de referências cartesianas, ignorado as forças e os momentos que causam movimento na estrutura Cinemática de robôs manipuladores: Relação analítica entre a posição das juntas e a posição e orientação da extremidade atuante Cinemática diferencial: descreve a relação analítica entre o movimento da junta e o movimento da extremidade atuante em termos de velocidade, através do manipulador Jacobiano Cinemática direta: descreve o movimento da extremidade atuante em função do movimento das juntas através de ferramentas de álgebra linear. Cinemática inversa: inverso da direta, ou seja, descreve o movimento das juntas em função do movimento da extremidade. Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino, (SICILIANO et al., 2009)

7 CONTROLAR CONTROLE ATUAÇÃO PERCEPÇÃO ROBÔ Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino,

8 COMPONENTES Processador Estrutura mecânica esqueleto Sensores cérebro sentidos/percepção Software inteligência Atuadores músculos Comunicação Energia fala Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino, alimentação

9 Sistema biológico X sistema mecatrônico Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino, (ROSÁRIO, 2005)

10 Sistema biológico X sistema mecatrônico Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino,

11 CLASSIFICAÇÃO NÍVEL DE INTELIGÊNCIA Japanese Industrial Robot Association (JIRA) Classe 1: Dispositivo de movimentação manual Acionado por um operador Classe 2: Robô de sequência fixa Um dispositivo que executa as etapas sucessivas de uma tarefa de acordo com um determinado método, imutável, que é difícil de modificar Classe 3: Robô de sequência variável Mesmo que o classe 2, mas fácil de modificar Classe 4: Robô de reprodução (playback) Onde o operador humano guia manualmente o robô a executar uma tarefa fixa. O robô registra os movimentos e, em operações posteriores, reproduz os mesmos movimentos de acordo com as informações gravadas. Classe 5: Robô de controle numérico O operador fornece apenas o programa do movimento, em vez de o ensinar manualmente Classe 6: Robô inteligente Percebem e interagem com alterações no ambiente. [1]

12 CLASSIFICAÇÃO GERAÇÕES (cronologicamente) Robôs executores (playback) Repetem uma sequência de instruções pré-gravadas (como a pintura ou soldadura) Robôs controlados Possuem malhas fechadas de realimentação sensorial Controlados por sensores: tomam decisões com base nos sensores Controlados por visão: a malha fechada de controle inclui um sistema de visão (imagem processada) Robôs com controle adaptativo Pode reprogramar as suas ações com base nos seus sensores Robôs com inteligência artificial Usa técnicas de inteligência artificial para tomar as suas decisões e até resolver problemas [1]

13 CLASSIFICAÇÃO FIXOS x MÓVEIS Três categorias principais Manipuladores (robôs industriais) Veículos auto-guiados (AGV) É um veículo que se movimenta em trajetórias predeterminadas de forma autônoma, sem a presença de um operador Robôs móveis Principais diferenças entre fixo e móvel: Conhecimento contínuo da posição (verdade nos braços) Aplicações distintas (manipulação e transporte) Necessidade de percepção do ambiente (crucial nos móveis) Tipo de programação usada (normalmente mais complexas nos robôs móveis). [1]

14 NÍVEL DE CONTROLE DE PROGRAMAÇÃO Sistemas guiados O operador indica os movimentos que o robô deve fazer Programação ao nível do robô O utilizador escreve um programa a especificas as sequências de movimentos que o robô terá de executar Programação ao nível da tarefa O programador especifica apenas as ações a tomar sobre os objetos que o robô manipulará [1]

15 VANTAGENS Aumento de produtividade, segurança, eficiência, qualidade e consistência dos produtos Robôs podem trabalhar em ambientes perigosos (radiação, escuridão, quente, frio, oceanos, espaço) Robôs não precisam de conforto ambiental (iluminação, temperatura, ventilação e proteção contra o ruído) Robôs trabalham continuamente sem cansaço, fadiga ou tédio. Robôs são mais precisos que humanos. Robôs têm precisão repetível em todos os momentos. Precisão linear típica: alguns décimos de milésimo de polegada Novos robôs de processamento de pastilhas: micropolegadas Robôs podem processar múltiplos estímulos ou tarefas simultaneamente. Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino, (NIKU, 2015)

16 DESVANTAGENS Robôs substituem trabalhadores humanos, causando dificuldades econômicas, insatisfação e ressentimento dos trabalhadores. Robôs não tem capacidade para responder em situações de emergência, a menos que a situação seja prevista e a resposta esteja incluída no sistema. Medidas de segurança são necessárias para garantir que eles não causem danos aos operadores e às outras máquinas que estão trabalhando com eles. Robôs tem capacidades limitadas em: Cognição, criatividade, tomada de decisão e compreensão Graus de liberdade e destreza Sensores e sistemas de visão Resposta em tempo real. Robôs são caros devido a: Custo inicial dos equipamentos de instalação Necessidade de periféricos Necessidade de treinamento Necessidade de programação Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino, (NIKU, 2015)

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