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1. ROBÓTICA: CONCEITOS BÁSICOS
1.1

Robôs Manipuladores:

Robô: Máquina universal programável que tem existência no mundo físico e atua nele
através de movimentos mecânicos.
Espaço de Trabalho: Região do mundo que o robô pode alcançar através dos seus
movimentos, onde pode levar a cabo as tarefas programadas.

-10o ≤ θ1 ≤ 90o
0o ≤ θ2 ≤ 180o

Espaço de
Trabalho

θ1

θ2

Figura1.1. Exemplo de robô em seu espaço de trabalho.

Robô Manipulador Industrial:
Definição:




Robotic Industries Association (RIA): “manipulador multifuncional
reprogramável, projetado para movimentar materiais, partes, ferramentas ou
peças especiais, através de diversos movimentos programados, para o
desempenho de uma variedade de tarefas”.
Norma ISO 10218: “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”.

Características gerais:
Emula a função do braço humano: através do seu movimento manipula
objetos (ferramentas, peças, etc.) no seu espaço de trabalho.
Pelo menos um ponto da sua estrutura é fixo na sua base.
Seuespaço de trabalho é limitado a uma região próxima a esse ponto fixo.

Figura 1.2. Exemplo de um Robô Manipulador Industrial.

 

 

 

1.2

Histórico:

Antecedentes:




Século XVIII: bonecos mecânicos / calculadoras mecânicas.
Século XIX:
- Tear programável de Jacquard / Máquina analítica de Babbage.
- Frankenstein (Mary Shelley).
Século XX:
- 1920: Karel Capek - RobôsUniversais de Rossum.
- 1939: Asimov - “três leis da Robótica”.
- 1943: Colossus – 1o computador eletrônico (Inglaterra).
- 1951: teleoperador mestre-escravo / Whirlwind (MIT) 1o computador tempo real.
- 1952: máquina ferramenta de comando numérico (MIT).
⇒ Robô Manipulador = teleoperadores + comando numérico

1a Geração – (a partir da década de 50):
- São dotados apenas de sensoresproprioceptivos (percebem apenas estados internos
do robô).
- Requerem um ambiente estruturado, com posicionamento preciso dos objetos.
- Robôs de seqüência fixa, repetem uma mesma seqüência de movimentos.
- Precisam ser reprogramados para executar uma nova seqüência.
- Dotados de pequeno poder computacional.
- 1954: Devol - patente de dispositivo de transferência programada de artigos.
- 1962:Devol/Engelberger - Unimation.
- 1971: braço elétrico de Stanford.
- 1973: WAVE - 1a linguagem de programação de robôs.
- 1974: linguagem AL.
- 1979: linguagem VALII.
- 1981: Direct-Drive (Carnegie-Mellon).
2a Geração – (a partir da década de 80):
- São dotados de sensores proprioceptivos e externoceptivos (percebem o estado
atual do ambiente). Exemplo: visão e tato.
- Podem atuar em umambiente parcialmente estruturado.
- Exemplo: reconhecer um objeto a ser manipulado fora da sua posição ideal e
alterar, em tempo real, os parâmetros de controle, de modo a completar a tarefa.
3a Geração – (a partir da 2o metade da década de 90):
- Fazem uso intensivo de sensores, algoritmos de percepção e algoritmos de controle
inteligentes, bem como são capazes de comunicar-se com outrasmáquinas.
- São capazes de tomar decisões autônomas frente a situações não previstas.
- Podem atuar em um ambiente não estruturado.
- Uso incipiente na industria.

1.3

Estrutura Mecânica de um Braço Robótico Manipulador:

Robô Manipulador: Conjunto de corpos rígidos, (chamados elos), interligados em uma
cadeia cinemática aberta através de juntas, as quais são acionadas por atuadores demodo a posicionar a extremidade livre da cadeia (órgão terminal, efetuador, garra ou
ferramenta) em relação à outra extremidade, que é fixa (base do manipulador).
Garra

Juntas

Elos
Base

Figura 1.3. Estrutura de um braço manipulador robótico.
Junta: Interligação entre dois elos que permitem o movimento relativo entre os mesmos
numa única dimensão ou Grau de Liberdade.
Junta...
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