DESENVOLVIMENTO DE UM TROCADOR DE GARRAS PARA O ROBÔ PUMA 560 G. B. D. Daibert (IC), L. G. Trabasso (PQ) Departamento de Projetos - Divisão de Engenharia Mecânica-Aeronáutica (IEM) Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) Pça. Mal. Eduardo Gomes, 50 CTA, São José dos Campos, São Paulo, Brasil 12.228-900 e-mail: gusdaibert@bol.com.br, gonzaga@mec.ita.br RESUMO O trocador de garras é uma peça de grande importância dentro da robótica, pois através dele, pode-se agilizar diversos processos, possibilitando o uso mais diversificado e eficiente do robô.através do trocador de garras, o robô fica menos dependente das trabalhosas trocas mecânicas realizadas manualmente que despendem tempo excessivo. Com a redução no tempo de troca, o robô pode realizar tarefas antes não cogitadas por necessitarem de grande esforço por parte do operador.o robô utilizado no trabalho é o PUMA 560 que se encontra operacional no Centro de Competência em Manufatura do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (CCM / ITA).O trocador apresentado no projeto é o Rabo de Andorinha que utiliza um encaixe mecânico relativamente simples e se adequa muito bem ao robô PUMA 560. ABSTRACT A robot tool changer is a very important component for robotic systems as it allows for speeding up processes and rendering viable a number of robotic tasks. This is due the avoidance of lengthy manual tool changes, which are time consuming, and puts extra work on the robot operator.this work presents a robot tool changer configuration that is based solely on mechanical principles. Its is named Dove Tail as it resembles this kind of assembly principle in its main operation (attach and detach). The dove tail tool changer has been design to be used by a Puma 560 robot which is presently operational at the Center of Competence in Manufacturing located a the Technological Institute of Aeronautics (CCM / ITA). 1. INTRODUÇÃO O Departamento de Projetos da Divisão de Engenharia Mecânica-Aeronáutica (IEM) do ITA desenvolve, além de atuar em outras áreas, diversos trabalhos na área da Mecatrônica, onde se inserem as atividades de ensino e pesquisa em robótica para alunos de graduação e pós-graduação. Com a aquisição do robô PUMA 560 (Figura 1), pode-se dar início a uma série de projetos que devem ser executados para prover uma integração do robô com o seu ambiente de trabalho. O trocador de garras é um componente imprescindível para este fim. A meta principal deste trabalho foi desenvolver um trocador de garras compatível com o robô PUMA 560, aumentando a facilidade de operação do mesmo. O trocador de garras amplia as possibilidades de aplicação, podendo proporcionar um aperfeiçoamento de diversas outras funções relativas ao uso do robô [1].
Figura 1 Robô Puma 560 2. TROCADOR DE GARRAS TIPO RABO DE ANDORINHA Como objetivos principais do trabalho pode-se citar o desenvolvimento e implementação de um sistema de trocador de garras, complementando as funções do robô Puma 560 e possibilitando que o mesmo realize a troca de garras com maior facilidade e rapidez. Depois de algumas comparações, resolveu-se confeccionar como primeiro trocador o Rabo de Andorinha com a finalidade de realização de testes preliminares à confecção de outros trocadores de garras para o PUMA 560. Esse trocador foi totalmente confeccionado na oficina mecânica da divisão de engenharia mecânica aeronáutica.são mostradas a seguir, algumas fotos do trocador construído, bem como uma esquematização de seu encaixe mecânico. Figura 2 Desenho Ilustrativo do Encaixe do Tipo Rabo de Andorinha A parte superior do trocador de garras (vide Figura 2) encontra-se fixada ao robô enquanto a parte inferior é fixada na garra a ser adaptada. A garra inicialmente encontra-se em um magazine de
ferramentas e através de movimento programado pelo operador, o braço do robô dirige-se a esse magazine, executando o encaixe da peça [2]. A figura 2 ilustra bem este encaixe e podemos observar pela foto abaixo as diversas peças que compõem o trocador de garras: Figura 3 - Trocador de Garras Rabo de Andorinha desmontado A figura 4 representa a parte superior da montagem do trocador de garras e é exatamente a parte que encontra-se fixada ao robô. Por ter sido confeccionada em alumínio, não apresenta um excesso de peso que cause alguma alteração no funcionamento do robô. Figura 4 Parte Superior da Montagem do Trocador de Garras
Temos na Figura 5 a foto da parte inferior do trocador de garras desenvolvido neste trabalho. Devemos produzir tantas peças deste tipo quanto forem o número de garras diferentes, pois a cada garra acopla-se um dispositivo idêntico ao apresentado abaixo. Figura 5 Parte Inferior da Montagem do Trocador de Garras 2.1- Detalhamento do Encaixe Mecânico do Trocador Rabo de Andorinha: O encaixe mecânico do trocador de garras Rabo de Andorinha possui um mecanismo relativamente simples. Aparte superior do trocador é sempre fixa ao robô. Devemos ter acoplado a cada tipo de garra um modelo idêntico ao da parte inferior do trocador Rabo de Andorinha. Quando o robô necessita fazer uma troca de garras com o intuito de realizar outro tipo de função, dirige-se ao magazine de ferramentas (suporte para as garras), coloca a garra que está acoplada ao seu braço em seu local de origem e através de um deslocamento horizontal do braço, desacopla a parte superior do trocador de sua parte inferior. Depois do desacoplamento, o robô dirige-se a outro tipo de garra e realiza o mesmo movimento num sentido contrário. Conecta-se a uma nova garra e encontra-se pronto à execução de novas tarefas. A Figura 6 ilustra bem os passos desse tipo de encaixe. Os passos descritos exigem algum treino por parte do operador e o conhecimento dos comandos básicos do robô para que se execute um encaixe perfeito. O trocador Rabo de Andorinha recebe este nome pelo tipo de encaixe que realiza, tendo componentes que possuem forma semelhante ao rabo de uma andorinha.
Figura 6 Encaixe Mecânico do Trocador Rabo de Andorinha Após o encaixe, o braço do robô pode se movimentar com a garra presa ao mesmo, executando as tarefas que lhe forem requeridas com segurança. 3. CONCLUSÕES O trocador de garras apresenta grandes vantagens em relação às trocas manuais. Uma delas é a rapidez com que são feitas as trocas de garras. Outra grande vantagem é a independência que o robô adquire por não precisar de um operador responsável pela troca manual dos diferentes tipos de garra. Por apresentar um baixíssimo custo, o trocador se apresenta como uma alternativa de grande receptividade entre os usuários do PUMA 560. O Rabo de Andorinha" apresentou-se como uma boa solução mecânica para o problema do encaixe entre as partes superior e inferior do trocador. Tendo um mecanismo de simplicidade razoável e compatível com o robô, mostrou-se de grande utilidade para operadores do robô PUMA 560.
AGRADECIMENTOS Ao Prof. Dr. Luís Gonzaga Trabasso, orientador deste trabalho; à Coordenação Local do PIBIC; e ao CNPq, pelo incentivo e apoio dado aos alunos do ITA participantes de iniciação científica. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 Stuart Roach, Design of an Automatic Toolchanger for the Puma Robot, Final Year Project Report, Loughborough University of Technology, 1989. 2 Mechatronics, An International Journal, Oxford: Pergaman Press, 1991.