ROBÓTICA (ROB74) – AULA 1joinville.ifsc.edu.br/~michael.klug/ROB74/Aulas/aula1_introducao.pdf ·...
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PROGRAMA
• Introdução a Robótica:
– Origens
– Componentes
– Aplicações – Aplicações
– Classificação
– Cinemática: Direta, Inversa, Diferencial (Jacobiano)
– Controle: Geração/Planejamento de Trajetórias
– Programação de Robôs Industriais
– Projeto
Máquinas que...
• Realizam tarefas que envolvem movimentos: maior mobilidade e habilidade que máquinas tradicionais;
• São comandadas por computador• São comandadas por computador
• São programáveis
• Possuem comunicação com o meio (tato, visão, proximidade)
• Têm capacidade de autoprogramação
Origens
• Manipulação remota
• Dispositivos de manipulação de
• Duas tecnologias antecessoras: comando numérico e manipulação remota
manipulação de materiais (George Devol, 1954, Unimation)
Robótica Industrial
• Estrutura geral de um sistema robótico
Tarefa (referência de posição, força, trajetórias)
Controle e Supervisão
Acionamento Mecânico
Sensores
3 juntas de rotação
1 junta de translação
4 graus de liberdade
• SCARA
Exemplo
Obs: muitas vezes
Número de Juntas
≠
Graus de Liberdade
Envelope de Trabalho
• Envelope/Volume de trabalho é o espaço em que o robô pode manipular a extremidade de seu punho;
• Configurações Seriais:• Configurações Seriais:
– Cartesiano (PPP)
– Cilíndrico (RPP)
– Esférico (RRP)
– Scara (RRP)
– Vertical Articulado (RRR)
Comparação ET
Admite-se: juntas rotacionais varrem 360 graus e juntas prismáticas são todas iguais e deslocam o comprimento L;
Seriais X ParalelosNÍVEL CARACTERÍSTICAS
MANIPULADOR SERIAL
MANIPULADOR PARALELO
MECANISMO
Inércia Grande Pequena *
Volume de Trabalho Grande * Pequeno
Aparência Antropomórfica Base Estrutural
Fabricação Difícil Fácil *
Controle de posição no espaço de trabalho
Difícil Fácil *
Controle de força no
CONTROLE
Controle de força no espaço de trabalho
Fácil * Difícil
Detecção de Forças Difícil Fácil *
Erro de Posição Acumulado Média *
Erro de controle de Forças
Média * Acumulado
Perto de Pontos Singulares
Degeneração no controle de força
Diminuição de exatidão no
posicionamento
Grande movimento do atuador
Grande força no atuador
Dinâmica Complicada *Muito mais complicada
Classificação Segundo GdL’s
• Robôs de Propósito Geral (6 GdL): conseguem atingir qualquer posição e orientação no espaço de trabalho.
• Robôs Redundantes (GdM > GdL): quando • Robôs Redundantes (GdM > GdL): quando possuem articulações adicionais, utilizados para alcançar locais de difícil acesso contornando obstáculos (ou robôs com trilhos).
• Robôs Limitados (< 6 GdL): movimentação limitada.
Aplicações
• Manipulação de materiais: não há transformação dos objetos:*Palletização; *Preparação de máquinas
*Carregamento * Empacotamento
• Fabricação:*Soldagem *Colagem e selamento *Corte (laser, jato)
* Pintura *Montagem (mec. e elet.) *Acabamento
• Inspeção e medição:
*Qualidade
Aplicações
• Motivações para aplicação na indústria
– Tarefas repetitivas e em ambientes insalubres
–Precisão
–Qualidade–Qualidade
–Rapidez
–Marketing
–Redução de custos
Aplicações - Paralelo
• Simuladores de vôo e de automóveis;
• Montagem de placas de circuito impresso;
• Processo de fresagem de alta velocidade;
OBS: como a força é distribuída entre diversoselos paralelos e só há um “estágio de elos” antesdo efetuador, o peso do robô e seu momento deinércia são reduzidos, possibilitando a realizaçãode tarefas precisas em alta velocidade.
Mercado no Brasil
• Maiores consumidores:
– Setor automobilístico (montadoras e fornecedores de autopeças): ~65%
– Médias e pequenas empresas: ~18%
Robótica
• TEMAS ATUAIS:
–Controle de Força;–Controle de Força;
–Cooperação;
–Programação;
–Projeto de robôs.
Cinemática
• Direta:
• Espaço das juntas
– q=[q1 q2 ... qn]’– q=[q1 q2 ... qn]’
• Espaço operacional
– x=[px py pz α θ γ]
Cinemática
• Inversa:
• Espaço operacional
– x=[px py pz α θ γ]– x=[px py pz α θ γ]
• Espaço das juntas
– q=[q1 q2 ... qn]’