Cap_1_Aula_Introdução_Robotica_2012

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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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”.
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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.
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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.
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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).
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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:
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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.
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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):
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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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