Cap_1_Aula_Introdução_Robotica_2012
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Rogério Dumbá Robótica INTRODUÇÃO A ROBOTICA CAPITULO 1 O que é Robótica É um ramo da informática que engloba ferramentas computacionais, que trata de sistemas compostos por partes mecânicas automáticas e controladas por circuitos integrados, tornando sistemas mecânicos e ou motorizados, controlados manualmente ou automaticamente por circuitos eléctricos. HISTÓRIA DA ROBÓTICA O conceito de robot data do início da história, quando os mitos faziam referência a mecanismos que ganhavam vida primórdios da civilização Egípcia e Asteca. Começando na civilização grega, os primeiros modelos de robots encontrados eram figuras com aparência humana e/ou animal, que usavam sistemas de pesos e bombas pneumáticas mas que não tinham nenhuma necessidade prática ou económica, nem nenhum sistema complexo de produtividade que exigisse a existência deste tipo de aparelho. Mais tarde, cientistas árabes acrescentaram um importante e novo conceito à ideia tradicional de robots, concentrando as suas Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica pesquisas no objectivo de atribuir funções aos robots que fossem ao encontro das necessidades humanas. A fusão da ideia de robots e a sua possível utilização prática marcou o início de uma nova era. Em 1495, Leonardo DaVinci abriu caminho a uma maior aproximação ao complexo mundo dos robots ao desenvolver uma extensiva investigação no domínio da anatomia humana que permitiu o alargamento de conhecimentos para a criação de articulações mecânicas. Como resultado deste estudo, surgiram diversos exemplares de bonecos que moviam as mãos, os olhos e as pernas, e que conseguiam realizar acções simples como escrever ou tocar alguns instrumentos. Em 1738, foi criado o primeiro robot funcional por Jacques de Vaucanson, que fez um andróide que tocava flauta, assim como um pato mecânico que comia e defecava. Em 1898, foi exibido, no Madison Square Garden, o barco teleoperado inventado por Nikola Tesla, e que segundo as definições modernas, muitos consideram ser o primeiro robot. Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica Em 1922, a palavra robot foi utilizada pela primeira vez numa peça de teatro criada pelo checoslovaco Karel Capek mas quem a inventou foi o seu irmão Josef Capek, sendo que a sua origem vem da palavra checa robota que significa “trabalho forçado”. Nos anos 30, a então denominada Westinghouse Electric Corporation fez um robot humanóide conhecido como Elektro e que foi exibido no World's Fair de 1939 e 1940. Isaac Asimov e Joe Engleberger Em 1942, foi enunciado pela primeira vez o termo “robótica” pelo cientista e escritor Isaac Asimov, numa pequena história intitulada "Runaround". Asimov também publicou uma compilação de pequenas histórias, em 1950, intitulada "I Robot" em que propôs a existência de três leis aplicáveis à robótica, às quais acrescentou, mais tarde, a lei zero. As leis propostas são: 1ª Lei: Um robot não pode ferir um ser humano ou, por omissão, permitir que um ser humano sofra algum mal. 2ª Lei: Um robot deve obedecer as ordens que lhe sejam dadas por seres humanos, excepto nos casos em que tais ordens contrariem a Primeira Lei. 3ª Lei: Um robot deve proteger sua própria existência desde que tal protecção não entre em conflito com a Primeira e Segunda Leis. Lei Zero: Um robot não pode fazer mal à humanidade e nem, por inacção, permitir que ela sofra algum mal. Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica Porém, actualmente, estas leis são entendidas numa perspectiva puramente ficcional, pois no tempo em que foram escritas não se imaginava o desenvolvimento vertiginoso que iria ocorrer nesta área. Em 1948, Grey Walter, da Universidade de Bristol, criou o primeiro robot autónomo electrónico. Unimates O primeiro robot industrial foi o Unimates, desenvolvido por George Devol e Joe Engleberger, no final da década de 50, início da década de 60 (1961). Engleberger, por sua vez, pela construção do primeiro robot comercial foi apelidado de "Pai da robótica". No final da década de 60 (1970), foi desenvolvido um modelo experimental chamado Shakey, desenhado para pesquisas em Standford. Atualmente, robots como o Shakey continuam a ser utilizados, particularmente com intuitos de pesquisa, mas, no futuro, estes computadores podem vir a ser utilizados como veículos de reconversão ambiental. Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica CRONOGRAMA Data Desenvolvimento 1939-1945 Durante a Segunda Guerra Mundial o primeiro robô móvel surje como o resultado de avanços técnicos em campos de pesquisa relativamente novos como ciência da computação ecibernética. Eles eram em sua maioria bombas voadoras. Como exemplos temos as bombas inteligentes que detonam apenas a uma determinada distância do alvo, o uso de sistemas de guiagem e o controle por radar. Os foguetes V1 e V2 possuiam um "autopiloto" primitivo e sistemas de detonação automáticos. Estes foram os predecessores dos mísseis de cruzeiro. 1948-1949 W. Grey Walter constrói Elmer e Elsie, dois robôs autônomos que se pareciam com tartarugas. Oficialmente eles eram chamados de Machina Speculatrix porque estes robôs gostavam de exploram o ambiente ao seu redor. Elmer e Elsie eram equipados com um sensor de luz, e caso encontrassem uma fonte de luz iriam se mover na direção da mesma, desviando de obstáculos em seu caminho. Estes robôs demonstraram que comportamentos complexos poderiam surgir de um projeto simples. Elmer e Elsie possuiam o equivalente a apenas duas células nervosas. 1961-1963 A Universidade Johns Hopkins desenvolve Beast, que utilizava um sonar para se orientar. Quando suas baterias estavam com baixa carga ele procurava uma conexão de alimentação e se conectavam para se reabastecer. Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica 1969 Mowbot foi o primeiro robô que podia cortar um gramado inteiro automaticamente. 1970 O seguidor de traçados de Stanford foi um robô móvel que era capaz de seguir uma linha branca, utilizando uma câmera para vê-la. Ele era conectado via rádio a um grande mainframeque realizava o processamento necessário. [3]. Por volta da mesma época (19661972), o Instituto de Pesquisa de Stanford estava construindo e realizando pesquisas no Shakey, um robô que recebeu seu nome devido à sua movimentação brusca. Shakey possuia uma câmera, um detector de distância, sensores de toque e um link de rádio. Ele foi o primeiro robô que podia analisar suas ações. Isto significava que Shakey poderia receber comandos muito gerais, de forma que ele iria desenvolver os passos necessários para realizar o trabalho pedido. A União Soviética explorou a superfície da Lua utilizando o Lunokhod 1, um rover lunar. 1976 Em seu programa Viking a NASA envia duas naves espaciais não tripuladas para Marte. 1977 O primeiro filme da série Star Wars Uma nova esparança apresenta R2-D2, um robô móvel autônomo e C-3PO, um humanóide. Estes dois modelos tornaram os robôs conhecidos pelo público geral. 1980 O interesse do público nos robôs aumenta, resultando em robôs que poderiam ser utilizados para uso doméstico. Estes robôs eram voltados para o entretenimento ou educação. Alguns exemplos incluem o RB5X [4], que ainda existe, e a série HERO. O seguidor de traçados de Stanford agora é capaz de navegar entre obstáculos e fazer mapas de seu ambiente. 1989 Mark Tilden inventa a robótica BEAM. 1993-1994 O robôs Dante I [5] e Dante II [6] são desenvolvidos pela Universidade Carnegie Mellon. Ambos são robôs com membros Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica utilizados para explorar vulcões ativos. 1996-1997 A NASA envia o Mars Pathfinder com seu rover Sojourner para Marte. O rover explora a superfície, comandado pela Terra. O Sojourner era equipado com um sistema de redução de perigos. Isto permitiu que Sojourner encontrasse autonomamente seu caminho através do solo de Marte. to Mars. The rover explores the surface, commanded from earth. Sojourner was equipped with a hazard avoidance system. This enabled Sojourner to autonomously find it s way through unknown martian terrain. 1999 A Sony apresenta o Aibo, um cachorro robótico capaz de vez, andar e interagir com o seu redor. 2001 Início do desenvolvimento dos robôs de enxame. Os robôs de enxame se assemelham a colónias de insetos. Tipicamente eles consistem de um grande número de robôs individuais simples, os quais são capazes de interagir um com o outro e juntos realizarem trabalhos complexos. Robosapien, um robô biomórfico de brinquedo desenvolvido por Mark Tilden é disponível comercialmente. No 'Projeto Centibots' 100 robôs autônomos trabalham juntos para mapearem um ambiente desconhecido e buscar objetos contidos 2004 neste ambiente . É realizado o primeiro DARPA Grand Challenge, uma competição na qual veículos totalmente autônomos competem em um percurso no deserto. 2008 Em março a empresa Boston Dynamics mostra a nova geração do BigDog - um robô militar em desenvolvimento. Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica CONCEITOS ROBOS ANDRÓIDES A palavra androide serve para designar qualquer ser que tenha a forma de um homem, em contraponto à palavra ginoide que serve para designar seres de forma feminina. Entretanto, por seu uso em várias obras de ficção científica, o termo passou a ser usado mais específicamente para descrever robôs com aparência humana. O mesmo não ocorreu com o termo ginoide, sendo muito poucos os livros e filmes a usarem esse termo para descrever robôs com aparência de mulher. Assim, o termo androide acaba sendo usado também para descrever os robôs de forma feminina. O famoso escritor de ficção científica Isaac Asimov criou vários personagens androides, entre eles Dors Venabilis (Prelúdio da Fundação), Daneel Olivaw (Os Robôs do Amanhecer) e Andrew (do conto O Homem Bicentenário). Talvez a obra que mais tenha popularizado o termo tenha sido o filme Blade Runner: O Caçador de Androides, dirigido por Ridley Scott e estrelado por Harrison Ford. O filme é baseado num livro do escritor de ficção científica Philip K. Dick. Na manga e anime Dragon Ball, de Akira Toriyama, também aparecem androides, que são os androides 8, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 e o 21, também conhecido como Cell. Definição : “ Robôs Andróides são equipamentos autônomos que se operam automaticamente com aparência humana”. Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica ROBOS CIBORGUE O termo deriva da junção das palavras inglesas cyber(netics) organism, ou seja, "organismo cibernético". Foi inventado por Manfred E. Clynes e Nathan S. Kline em 1960 para se referir a um ser humano melhorado que poderia sobreviver no espaço sideral. Tal ideia foi concebida depois de refletirem sobre a necessidade de estabelecer uma relação mais íntima entre os seres humanos e máquinas, em um momento em que o tema da exploração espacial começava a ser discutido. Clynes transmitiu essa ideia escrevendo uma introdução para o livro Cyborg: evolution of the superman (1965) de D. S. Halacy, onde fala de "uma nova fronteira", não meramente espacial mas, mais profundamente, o relacionamento entre o "espaço interior" e o "espaço exterior" - uma ponte... entre a mente e a matéria . Desenvolvedor de instrumentação fisiológica e de sistemas de processamento de dados, Clynes era o diretor científico do Laboratório de Simulação Dinâmica de Rockland State Hospital, em Nova York. Definição : “Um Ciborgue é um organismo cibernético, isto é, um organismo dotado de partes orgânicas e mecânicas, geralmente com a finalidade de melhorar as capacidades humanas utilizando tecnologia artificial.” PROTESE Quando uma pessoa perde algum membro do corpo, no lugar é posto uma prótese mecânica. Essa prótese responde a qualquer impulso nervoso, virando um substituto ideal, com a vantagem de ser mais resistente. As próteses podem também ser internas, para substituiçao de articulações ósseas. Geralmente são prescritas por médicos, odontólogos, veterinários, fisioterapeutas e terapeutas ocupacionais. Normalmente construídas/projetadas por engenheiros. Uma prótese substitui um membro ou uma parte do organismo (prótese de mão, prótese de membro inferior), enquanto um implante acrescenta volume ou função a algo que já existe (implante mamário). Definição : Prótese é o componente artificial que tem por finalidade suprir necessidades e funções de indivíduos seqüelados por amputações, traumáticas ou não. Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica PROTESE FUNCIONAL A prótese é funcional quando permite ao amputado a realização das funções que correspondiam ao membro que perdeu. Para que se destine à compensação e substituição das capacidades perdidas, a sua prescrição, execução e adaptação têm que, obrigatoriamente, se reger por princípios conducentes a uma completa aceitabilidade por parte do amputado. PROTESE NÃO FUNCIONAL A prótese é não funcional não quando permite ao amputado a realização das funções que correspondiam ao membro que perdeu. Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica ROBÔS MOVÉIS OU AUTÔNOMOS Robôs móveis possuem a capacidade de se moverem ao redor seus ambientes e não estão fixados a uma localização física. Em contraste, os robôs industriais geralmente consistem de um braço articulado e um dispositivo de atuação, presos a uma superfície fixa. Robôs móveis podem ser classificado sobre o ambiente entre eles movem Robôs de terra. Eles normalmente tem rodas, mas alguns possuem duas pernas como os humanos, ou mais, se assemelhando a animais ou insetos. Robôs aéreos estão usualmente referidos como veículos aéreos não-tripulados (UAVs). Robôs que são adequados para o ambiente subaquático estão chamados de veículos subaquáticos autônomos (AUVs). Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica Os robôs moveis são o foco de muitas pesquisas atuais, sendo que a maior parte das grandes universidades possui um ou mais laboratórios voltados à pesquisa de robôs móveis. Os robôs móveis também são encontrados na indústria, em instalação militares, em ambientes de segurança, e como produtos de consumo, seja para o entretenimento ou para realizar alguns trabalhos como limpeza ou corte de grama. Definição: Um robô móvel é um dispositivo automático que é capaz de se movimentar e interagir em um ambiente definido. AUTOMAÇÃO Automação é a aplicação de técnicas computadorizadas ou mecânicas para diminuir o uso de mão-de-obra em qualquer processo, especialmente o uso de robôs nas linhas de produção. A automação diminui os custos e aumenta a velocidade da produção. Fonte: Lacombe (2004) Também pode ser definida como um conjunto de técnicas que podem ser aplicadas sobre um processo objetivando torná-lo mais eficiente, ou seja maximizando a produção com menor consumo de energia, menor emissão de resíduos e melhores condições de segurança, tanto humana e material quanto das informações inerentes ao processo. Definição: Automação (do latim Automatus, que significa mover-se por si) , é um sistema automático de controle pelo qual os mecanismos verificam seu próprio funcionamento, efetuando medições e introduzindo correções, sem a necessidade da interferência do homem. A automação pode ser dividida em alguns ramos principais: Automação industrial - A automação industrial de uma máquina/processo consiste essencialmente em escolher, de entre as diversas tecnologias que se encontram ao nosso dispor, as que melhor se adaptam ao processo a desenvolver e a melhor maneira de as interligar para garantir sempre a melhor relação custo/beneficio. A automação industrial é normalmente dividida em 3 níveis: Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica Nível de Campo - constituído pelos elementos a controlar (ex:Motores) e pelos elementos de detecção (ex:Sensores) Nível de Controle - Como o próprio nome indica, é o nível onde se encontram os elementos que vão controlar o processo (ex: Autómatos) Nível de Supervisão - É composto pelos programas de interface homem-máquina e aquisição de dados (este nível não deve interferir directamente no funcionamento do processo) Outro ponto importante quando se faz a automação de uma máquina/processo é pensar no futuro, pensar que as funcionalidades iniciais de uma máquina/processo, na maioria dos casos, podem estar muito longe das que esta vai ter no futuro. Automação comercial - Ramo da automação onde ocorre a aplicação de técnicas específicas na otimização de processos comerciais, geralmente utilizando-se mais software do que hardware, tais como: sistemas controle de estoques, contas a pagar e receber, folha de pagamentos, identificação de mercadorias por códigos de barras ou por rádio frequência RFID, etc. Automação Residencial - Aplicação da técnicas de automação para melhoria no conforto e segurança de residências e conjuntos habitacionais, tais como: Controle de acesso por biometria, porteiro e portões eletrônicos, circuitos Fechados de Televisão (CFTV), controle de luminosidade de ambientes, controle de umidade, temperatura e ar condicionado (HVAC), etc. Para viabilizar a automação de um determinado processo, existe uma necessidade preliminar de realização de um estudo técnico (também chamado de engenharia básica ou levantamento de dados) que verificará todas as necessidades para o processo desejado, servindo como subsídio para a identificação, análise e determinação da melhor estratégia de controle e para a escolha dos recuros de hardware e/ou software necessários para a aplicação. Atualmente, a automação está presente em diferentes níveis de atividades do homem, desde as residências, no trânsito, através de sistemas de controle de tráfego e sinalização, nos edifícios comerciais, processos de compra, venda e transporte de bens, processos industriais primários e secundários, e até nas jornadas espaciais. Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica CLASSIFICAÇÃO DOS ROBOS 1ª Geração - são incapazes de obter qualquer informação sobre o meio. Podem realizar apenas movimentos pré-programados e as informação que eles retornam sobre o ambiente de operação é mínima. 2ª Geração - possui todas as características da 1ª Geração, acrescentando uma detalhada comunicação com seu ambiente. Esta comunicação é atingida através de sistemas de sensoriamento e identificação. Necessita de computadores mais velozes, com maior memória, e também um grande avanço na capacidade de sensoriamento. 3ª Geração - programáveis com a capacidade de análises, como a melhor forma de chegar a algum lugar pesquisando sua própria tragetória. Um exemplo desta terceira geração são os robôs que fazem a exploração lunar. IMPLICAÇÕES SOCIAIS. Nos últimos tempos, através da automação, observou-se o decréscimo do nível de emprego nas atividades industriais. A curto prazo, a automação levanta problemas como o desemprego, necessária reconversão e treinamento pessoal, conseqüências da redução de horas de trabalho, questões de aumento de salários em atividades de maior produtividade. Alguns aspectos do confronto operacional de homens e robôs são (Homens x Robôs): Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica O robô tem claramente algumas vantagens sobre os humanos: - não se cansa; -não necessita de salário; - pode manter uma qualidade uniforme na produção; -não necessita de condições ambientais especiais, tais como ar condicionado, luz e silêncio. Em compensação, o robô tem: aprendizado, memória e movimentos limitados se comparado a um homem. Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica ROBOTICA INDUSTRIAL Um robô industrial é oficialmente definido pela ISO como um "manipulador multipropósito controlado automaticamente, reprogramável, programável em três ou mais eixos". O campo da robótica industrial pode ser definido como o estudo, desenvolvimento e uso de sistemas robóticos para a manufatura (uma definição de alto-nível baseada na definição anterior de robô). Tipos de robôs industriais As configurações de robôs utilizadas mais comumente na automação industrial incluem os robôs articulados (o tipo mais comum), os robôs SCARA, e os robôs cartesianos (também conhecidos como robôs x-y-z). No contexto da robótica geral, a maior parte dos robôs industriais seria categorizada como braços robóticos (inerente no uso da palavra "manipulador" mencionada na definição da ISO). Os robôs industriais possuem diferentes níveis de autonomia. Alguns robôs são programados para realizarem ações repetidamente sem nenhuma variação, com um nível elevado de precisão. Estas ações são determinadas por rotinas préprogramadas que especificam a direção, aceleração, velocidade e distância de uma série de movimentos coordenados. Outros são mais flexíveis com relação à orientação do objeto em que trabalham ou com o trabalho que realizam sobre o objeto, o qual pode eventualmente ser identificado pelo robô. Por exemplo, para uma orientação mais precisa, os robôs geralmente contém câmeras, ligadas a computadores ou controladores. A [[inteligência artificial, e suas variações, possui uma importância crescente nos robôs industriais modernos. História da robôtica industrial George Devol recebeu as primeiras patentes sobre robótica em 1954. A primeira companhia a produzir um robô industrial foi a Unimation, fundada por George Devol e Joseph F. Engelberger em 1956, sendo baseada nas patentes originais de Devel. Os robôs da Unimation também eram chamados de "máquinas de transferência programadas", visto que sua principal função era a transferência de Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica objetos de um ponto a outro. Elas utilizavam atuadores hidráulicos e eram programados com "conjuntos de coordenadas", podemos considerar como exemplo um robô em que os ângulos de todas as juntas são armazenados durande uma fase de aprendizagem, e então repetidos durante a operação normal. Por muito tempo o único concorrente da Unimation foi a Cincinnati Milacron, de Ohio. Isto mudou radicalmente durante os anos 70, quando um grande número de conglomerados japoneses começou a produzir robôs industriais similares. A Unimation havia obtido patentes nos Estados Unidos, porém não as obteve no Japão, que se recusou a seguir as leis de patentes internacionais, de modo que os projetos foram copiados. Em 1969 Victor Scheinman inventou o braço de Stanford na Universidade de Stanford, um robô articulado de 6 eixos, totalmente elétrico, projetado de modo a permitir um solução utilizando a anatomia de um braço. Isto permitiu que o robô fosse capaz de seguir precisamente caminhos arbitrários no espaço e aumentou as possibidades de utilizar robôs em aplicações mais sofisticadas tais como montagem e soldagem. Scheinman em seguida projetou um segundo braço para o MIT AI Lab, chamado de "braço do MIT". Sheinman vendeu seus projetos para a Unimation, a qual o desenvolveu com o auxílio da General Motors e posteriormente o comercializou como a Máquina Programável Universal para Montagem (PUMA). Em 1973, a KUKA construiu seu primeiro robô industrial, conhecido com FAMULUS, sendo este o primeiro robô industrial articulado a possuir seis eixos controlados eletronicamente. O interesse na robôtica industrial aumentou no final dos anos 70 e muitas companhias entraram no campo, incluindo grandes empresas como a General Eletric e a General Motors (que formaram o empreeendimento FANUC Robotics junto com a FANUC do Japão). Dentre as empresas norte-americanas temos a Automatix e a Adept Technology. No momento mais intenso do crescimento da robôtica em 1984, a Unimation foi comprada pela Westinghouse por 107 milhões de dólares. A Westinghouse vendeu a Unimation para a Stäubli Faverges SCA, da França, em 1988. A Stäubli ainda fabricava robôs articulados para a indústria em geral e aplicações de limpeza até o ano de 2004 e havia inclusive comprado a divisão de robôtica da Bosch no mesmo ano. Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica Eventualmente a visão limitada da indústria americana foi substituida pelos recursos financeiros e grande mercado interno usufruido pelas indústrias japonesas. Apenas um pequeno número de companhias não-japonesas foram capazes de se manter nesta área, incluindo a Adept Technology, a Stäubli-Unimation, a companhia Sueca-Suíça ABB (ASEA Brown-Boveri), a companhia italiana COMAU (pertencente ao Grupo Fiat), a construtora da Áustria igm Robotersysteme AG e a companhia Alemã KUKA Robotics. Descrição técnica Definição de parâmetros Número de eixos – o número de graus de liberdade de um robô. Dois eixos são necessários para se alcançar qualquer ponto em um plano, três eixos são necessários para se alcançar qualquer ponto no espaço. Para controlar completamente a orientação do extremo de um braço, outros três eixos (dois sentidos de giro e aperto) podem ser necessários. Alguns projetos, como o robô SCARA, possuem limitações nas suas possibilidades de movimento por motivos de custo, velocidade e precisão. Cinemática – a disposição dos membros e juntas em um robô, a qual que determina os posssíveis movimentos do mesmo. As categorias cinemáticas dos robôs incluem articulados, cartesianos, paralelos e SCARA. ambiente de trabalho – a região do espaço que um robô pode alcançar. Capacidade de carga – quanto peso um robô pode levantar. Velocidade – rapidez com que um robô pode posicionar o extremo de seu braço. Precisão – o quão próximo da posição desejada o robô pode alcançar. A precisão pode variar com a velocidade e a posição no ambiente de trabalho. Ela pode ser aumentada através da calibração. Controle dos movimentos – para algumas aplicações, tais como montagens repetitivas, o robô precisa apenas executar repetidamente um número limitado de posições pré-programadas. Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica Para aplicações mais sofisitcadas, tais como a soldagem, o movimento deve ser continuamente controlado para que se siga um caminho no espaço, com a velocidade e orientação controlados. fonte de energia – alguns robôs utilizam motores elétricos, enquanto outros utilizam atuadores hidráulicos. O primeiro é mais rápido, enquanto o segundo é mais forte e vantajoso em aplicações tais como pintura com spray, onde uma faísca poderia causar uma explosão. Acoplamento – alguns robôs conectam os motores elétricos às juntas através de caixas de redução, outro conectam os motores diretamente às juntas (acomplamento direto). [editar]Programação dos robôs Programação offline pelo ROBCAD. A configuração ou programação dos movimentos e sequências de um robô industrial é tipicamente inserida conectando-se o controlador do robô através de um cabo de comunicações à Ethernet, FireWire, USB ou porta serial de um computador. O computador possui instalado um software de interface correspondente. O uso do computador simplifica significativamente o processo de programação. Um software de robótica é rodado no controlador do robô, no computador ou em ambos, dependendo do sistema utilizado. O PC é comumente desconectado após a programação e então o robo utiliza o programa que foi instalado em seu controlador. Além disso, os operadores de máquinas comumente utilizam dispositivos de interface homem-máquina, tipicamente telas sensíveis ao toque (touch screen), que servem como o painel de controle do operador. O operador pode trocar ou ajustar o programa, e também operar um controlador dos dispositivos periféricos que pode ser integrado ao mesmo sistema robótico. Estes dispositivos periféficos incluem manipuladores para agarrar objetos, geralmente através de vácuo ou de dispositivos eletromecânicos ou pneumáticos. Também estão incluídos os controles de parada de emergência, os sistemas de visão, travas de segurança, impressoras de código de barras e uma série de outros dispositivos industriais que são acessados e controlados através do painel de controle do operador. Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica Movimento e singularidades A maior parte dos robôs articulados trabalha armazenando uma série de posições na memória, e movimentado-se para elas várias vezes dentro de sua programação. Por exemplo, um robô que possui a função de mover objetos de um lugar a outro pode possuir um programa simples, como o exemplo a seguir (chamado comumente de programa "pick and place"): Define pontos P1-P5: Acima da peça de trabalho com segurança 10 cm acima do recipiente A Em posição para atuar no recipiente A 10 cm acima do recipiente B Em posição para atuar no recipiente B Define programa: Move para P1 Move para P2 Move para P3 Fecha manipulador Move para P4 Move para P5 Abre manipulador Move para P1 e encerra Para um robô, em geral os únicos parametros necessários para localizar seu manipulador completamente são os ângulos de cada uma das juntas ou a disposição dos eixos lineares (ou uma combinação dos dois, em robôs como o SCARA). Entretanto existem muitas maneiras diferentes de se definir os pontos. O modo mais comum e mais conveniente de se definir um ponto é especificar suas coordenadas cartesianas, como por exemplo a posição do manipulador nas direções X, Y e Z em mm. Adicionalmente os ângulos do manipulador e o comprimento da ferramenta utilizadas também devem ser especificados, dependendo dos tipos de juntas que um robô em particular pode possuir. Para um robô com juntas estas coordenadas devem ser convertidas para os ângulos de suas juntas através do controlador do robô, sendo tais conversões conhecidas com Transformações Cartesianas, as quais podem vir a ser realizadas iterativamente ou Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica recursivamente em um robô com múltiplos eixos. A matemática das relações entre os ângulos das juntas e as coordenadas espaciais atuais é chamada de cinemática. O posicionamento através das coordenadas cartesianas pode ser realizado inserindo-se estas no sistema ou utilizando-se um equipamento de ensino que move o robô nas direções X-Y-Z. É muito mais fácil para o ser humano visualizar os movimentos de cima/baixo, esquerda/direita e etc, do que mover cada junta individualmente. Quando a posição desejada é atingida ela é definida de uma maneira peculiar ao software do robô em uso, como por exemplo os pontos P1-P5 acima. Desenvolvimentos recentes e futuros Atualmente (início de 2007), a indústria de braços robóticos esta chegando a um estado de maduridade, no qual ela pode prover velocidade, precisão e facilidade de uso suficientes para a maior parte das aplicações. O controle por vídeo vem aumentando enormemente a flexibilidade das unidades robóticas. A parte que atualmente ainda apresenta pouca flexibilidade é a mão, o manipulador fixado aos robôs é comumente uma simples garra pneumática de duas posições. Isto não permite que um robô manipule facilmente diferentes componentes, em orientações diversas. Junto com o aumento de aplicações para dispositivos programados, a calibração dos robôs está se tornando cada vez mais importante, de modo a garantir uma boa precisão no posicionamento. Outros desenvolvimentos incluem a redução no tamanho dos braços industriais para as aplicações voltadas ao consumiudos e a utização dos robôs industriais em combinação com veículos guiados automaticamente (AGVs) mais inteligentes, de modo a tornar a cadeia de automação mais flexível. Construtoras de robôs industriais ABB Stäubli Robotics Adept Janome Cloos GmbH Comau DENSO Robotics Epson Robots Rogério Dumbá Robótica Rogério Dumbá Robótica FANUC Robotics HYUNDAI Robotics igm Robotersysteme Intelligent Actuator Kawasaki KUKA Nachi Nidec Sankyo OTC Reis RobitExplore Brazil Yaskawa-Motoman Mom's Friendly Robot Company Rogério Dumbá Robótica
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