Introdução à Robótica dos robôs Prof. Douglas G. Macharet douglas.macharet@dcc.ufmg.br Japanese Industrial Robot Association (JIRA) Class 1: Manual Handling Device Class 2: Fixed-Sequence Robot Class 3: Variable Sequence Robot Class 4: Playback Robot Class 5: Numerical Control Robot Class 6: Intelligent Robot Robotics Institution of America (RIA) Não considera as Classes 1 e 2 como robôs Introdução à Robótica - 2 Sistema de acionamento Elétricos Hidráulicos Pneumáticos Tarefa Manipulação Transporte Limpeza Montagem... Introdução à Robótica - 3 Introdução à Robótica - 4 Grau de autonomia (controle) Tele-controlados Semi-autônomos Autônomos Domínio do trabalho Fixos Móveis Veículos autônomos Introdução à Robótica - 5 Introdução à Robótica - 6 1
Definições básicas Definições básicas Corpo rígido Entidade física cuja forma e dimensões, não se alteram, ou seja, as distâncias relativas entre as partículas não se alteram Mecanismo Qualquer meio que transmita, controle ou restrinja o movimento de um corpo rígido Máquina Combinação de um conjunto de mecanismos discretos Elo (link) Corpos rígidos que se interligam para compor um mecanismo Junta (joint) São pontos, linhas ou superfícies de conexão entre corpos rígidos Graus de Liberdade (Degrees of Freedom, DoF) Número de variáveis independentes necessárias para se especificar completamente um sistema Introdução à Robótica - 7 Introdução à Robótica - 8 Componentes Série Conjunto de corpos rígidos ligados em série Paralelos Subconjunto das juntas forma uma cadeia fechada Introdução à Robótica - 9 Introdução à Robótica - 10 Componentes Juntas Componentes Juntas (1 DoF) Efetuador Elo Base Prismática Revolução Parafuso Introdução à Robótica - 11 Introdução à Robótica - 12 2
Prismática Revolução 03/23/2016 Componentes Juntas (2 DoF) Componentes Juntas (3 DoF) Planar Cilíndrica Planar Esférica Introdução à Robótica - 13 Introdução à Robótica - 14 Juntas mais utilizadas Prismática (P) / Revolução (R) 2D 3D Componentes Efetuador Ferramenta Selecionada para uma tarefa específica Soldar, perfurar, pintar,... Garra Utilização mais geral Manipulação de diferentes tipo de objetos Mecânico, magnético, pneumático,... Introdução à Robótica - 15 Introdução à Robótica - 16 Componentes Efetuador Componentes Efetuador Introdução à Robótica - 17 Introdução à Robótica - 18 3
Componentes Efetuador Work Envelope Volume que representa o espaço de todas as posições possíveis alcançáveis pelo efetuador Hábil (dexterous): Orientação arbitrária Alcançável (reachable): Pelo menos uma orientação Espaço que representa posições e orientações que o robô pode alcançar para executar a tarefa Introdução à Robótica - 19 Introdução à Robótica - 20 Espaço de trabalho () Tipos A maioria dos manipuladores industriais na atualidade tem seis ou menos graus de liberdade Classificados pelas três primeiras juntas Cartesiano (PPP) Cilíndrico (RPP) Esférico ou Polar (RRP) SCARA (RRP) Articulado ou Antropomórfico (RRR) Introdução à Robótica - 21 Introdução à Robótica - 22 Cartesiano (PPP) Cartesiano (PPP) Geometria Introdução à Robótica - 23 Introdução à Robótica - 24 4
Cartesiano (PPP) Cilíndrico (RPP) Geometria Introdução à Robótica - 25 Introdução à Robótica - 26 Cilíndrico (RPP) Cilíndrico (RPP) Introdução à Robótica - 27 Introdução à Robótica - 28 Esférico ou Polar (RRP) Esférico ou Polar (RRP) Geometria Introdução à Robótica - 29 Introdução à Robótica - 30 5
Esférico ou Polar (RRP) SCARA (RRP) Selective Compliance Arm for Robotic Assembly Geometria Introdução à Robótica - 31 Introdução à Robótica - 32 SCARA (RRP) SCARA (RRP) Introdução à Robótica - 33 Introdução à Robótica - 34 Articulado ou Antropomórfico (RRR) Articulado ou Antropomórfico (RRR) Geometria (elbow) Introdução à Robótica - 35 Introdução à Robótica - 36 6
Articulado ou Antropomórfico (RRR) Paralelos Subconjunto das juntas forma uma cadeia fechada Mais especificamente, um manipulador paralelo tem duas ou mais cadeias cinemáticas independentes conectando a base ao efetuador Cinemática diferente dos manipuladores em série Maior precisão Introdução à Robótica - 37 Introdução à Robótica - 38 Paralelos podem ser vistos como uma junta planar com 2 DoF ou 3 DoF com espaço de trabalho ilimitado Junta Planar Robô Móvel Introdução à Robótica - 39 Introdução à Robótica - 40 Aquáticos Aquáticos Terrestres Aéreos Introdução à Robótica - 41 Introdução à Robótica - 42 7
Terrestres Aéreos Introdução à Robótica - 43 Introdução à Robótica - 44 móveis Introdução à Robótica - 45 8