apostila de robotica - rev 03.pdf

7/23/2019 APOSTILA DE ROBOTICA - REV 03.pdf

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ROBÓTICA

SENAI – CIDT – CENTRO INTEGRADO DE DESENVOLVIMENTO DOTRABALHADOR – “LUIZ ADELAR SCHEUER”



SENAI - CIDT

APOSTILA DE ROBOTICA - REV 03 2

Presidente da FIEMG

Olavo Machado Júnior

Diretor Regional do SENAI

Lúcio José de Figueiredo Sampaio

Gerente de Educação Profissional

Edmar Fernando de Alcântara

Unidade Operacional

SENAI / CIDT – Centro Integrado de Desenvolvimento do Trabalhador “Luiz Adelar Schauer”



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Apresentação

“Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade doconhecimento. “

Peter Drucker

O ingresso na sociedade da informação exige mudanças profundas em todos os perfisprofissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produção, coleta,

disseminação e uso da informação.

O SENAI, maior rede privada de educação profissional do país,sabe disso , e ,consciente doseu papel formativo , educa o trabalhador sob a égide do conceito da competência :” formar oprofissional com responsabil idade no processo produti vo, com ini ciati va na resolução de problemas,com conhecimentos técnicos aprofundados, f lexibi l idade e cri atividade, empreendedori smo econsciência da necessidade de educação conti nuada .”

Vivemos numa sociedade da informação. O conhecimento , na sua área tecnológica, amplia-see se multiplica a cada dia. Uma constante atualização se faz necessária. Para o SENAI, cuidardo seu acervo bibliográfico, da sua infovia, da conexão de suas escolas à rede mundial de

informações – internet- é tão importante quanto zelar pela produção de material didático.

Isto porque, nos embates diários,instrutores e alunos , nas diversas oficinas e laboratórios doSENAI, fazem com que as informações, contidas nos materiais didáticos, tomem sentido e seconcretizem em múltiplos conhecimentos.

O SENAI deseja , por meio dos diversos materiais didáticos, aguçar a sua curiosidade,responder às suas demandas de informações e construir links entre os diversosconhecimentos, tão importantes para sua formação continuada !

Gerênci a de Educação e Tecno lo g ia



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Robótica

Robôs: realidade e ficção

Tendemos a crer que robôs são maquinas construídas as semelhanças do homem, cominteligência privilegiada. Mas a tecnologia atual ainda não e capaz de igualar à realidade aficção cientifica. Os robôs industriais são surdos, mudos, feios e burros. A maioria deles e cegae os poucos que possuem sistemas de visão artificial acabam distinguindo apenas contrastesentre áreas claras e escuras. Mas os robôs atuais são maquinas bastante úteis e, desde 1961,quando o primeiro robô foi empregado numa indústria automobilística, vem evoluindo.

A maior parte dos robôs, espalhados pelo mundo, desenvolve atividades de soldagem,manipulação de pecas e pintura.

Anatomia dos robôs industriais

Um conceito importante no estudo dos robôs È o de volume de trabalho, ou seja, o conjunto detodos os pontos que podem ser alcançados pela garra de um robô, durante sua movimentação. Assim, os componentes que fazem parte do seu local de trabalho devem ser arranjados paraficarem dentro desse volume de trabalho. Os robôs s„o classificados de acordo com o volumede trabalho. Assim, existem os robôs cartesianos, cilíndricos, esféricos ou polares e osarticulados ou angulares. Essas configurações são chamadas de clássicas ou básicas. Elaspodem ser combinadas de modo a formar novas configurações.

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Braço Mecânico

O braço mecânico é um manipulador projetado para realizar diferentes tarefas e sercapaz de repeti-las. Para realizar determinadas tarefas, o robô move partes, objetos,ferramentas, e dispositivos especiais segundo movimentos e pontos pré-programados. Umrobô consiste de um braço mecânico motorizado e um cérebro na forma de um computador quecontrola seus movimentos. O computador guarda em sua memória um programa que detalha ocurso que o braço seguirá. Quando o programa está rodando, o computador envia sinaisativando motores que movem o braço e a carga no final dele, que é mantida sob controle peloatuador.

Dois aspectos importantes do funcionamento de um braço mecânico corresponde aosensoriamento do ambiente e como se realiza a programação do mesmo.

SSeennssoor r iiaammeennttoo..

Para realizar certas tarefas os robôs precisam de habilidades sensoriais similares às dohomem.

Os modelos avançados de robôs estão equipados com sensores, mas sua capacidadeainda é limitada, assim como sua capacidade de movimentação, já que os robôs ficam fixos emum local, ou tem um espaço restrito para se mover.

PPr r ooggr r aammaaççããoo..

O computador que controla o robô deve possuir as seguintes características:

Memória para guardar os programas;

Conexões para os controladores dos motores;

Conexões para entrada e saída de dados e para ativar os programas operacionais;

Unidade de comunicação controlada por um humano

http://www.dee.bauru.unesp.br/~marcelo/robotica/#BM1a

http://www.dee.bauru.unesp.br/~marcelo/robotica/#BM1b

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Tipos de Juntas

Os braços de robôs podem ser formados por três tipos de juntas:

JJuunnttaass DDeesslliizzaanntteess

JJuunnttaass ddee RRoottaaççããoo

JJuunnttaass ddee BBoollaa ee EEnnccaaiixxee



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Graus de Liberdade

O número de articulações em um braço robótico é também referenciado como grau deliberdade. Quando o movimento relativo ocorre em um único eixo, a articulação tem um grau de

liberdade. Quando o movimento é por mais de um eixo, a articulação tem dois graus deliberdade. A maioria dos robôs tem entre 4 a 6 graus de liberdade. Já o homem, do ombro até opulso, tem 7 graus de liberdade.

Classificação dos Robôs pelo tipo de Articulação

É usual classificar os robôs de acordo com o tipo de junta, ou mais exatamente, pelas três juntas mais próximas da base do robô. Esta divisão em classes fornece informações sobrecaracterísticas dos robôs em várias categorias importantes:

1. Espaço de trabalho.2. Grau de rigidez.

3. Extensão de controle sobre o curso do movimento.4. Aplicações adequadas ou inadequadas para cada tipo de robô.

Robôs podem ser classificados pelo tipo de juntas em cinco grupos:

Cartesiano

Cilíndrico

Esférico

Articulação horizontal Articulação vertical



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O código usado para estas classificações consiste em três letras, referindo-se ao tipo de junta (R = revolução, P = deslizante - do inglês prismatic) na ordem em que ocorrem,

começando de junta mais próxima à base.

Robôs Cartesianos

O braço destes robôs tem três articulaçõesdeslizantes sendo codificado como PPP.

Os robôs cartesianos caracterizam pela pequenaárea de trabalho, mas com um elevado grau derigidez mecânica e são capazes de grandeexatidão na localização do atuador. Seu controle é

simples devido ao movimento linear dos vínculos edevido ao momento de inércia da carga ser fixo portoda a área de atuação.

Robôs Cilíndricos.

Os braços destes robôs consistem de uma junta de revoluçãoe duas juntas deslizantes, sendo codificada como RPP.

A área de trabalho destes robôs é maior que a dos robôscartesianos, mas a rigidez mecânica é ligeiramente inferior. Ocontrole é um pouco mais complicado que o modelocartesiano, devido a vários momentos de inércia paradiferentes pontos na área de trabalho e pela rotação da juntada base.

RRoobbôôss EEssf f éér r iiccooss

Estes robôs possuem duas juntas de revolução e umadeslizante, sendo codificado como RRP.

Estes robôs têm uma área de trabalho maior que osmodelos cilíndricos, mas perde na rigidez mecânica. Seucontrole é ainda mais complicado devido os movimentos derotação.



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RRoobbôôss ccoomm A Ar r ttiiccuullaaççããoo HHoor r iizzoonnttaall

Caracterizam-se por possuir duas juntas de revolução e uma deslizante, sendo codificadosRRP.

A área de atuação deste tipo de robô é menor que nomodelo esférico, sendo apropriados para operaçõesde montagem, devido ao movimento linear vertical doterceiro eixo.

RRoobbôôss ccoomm A Ar r ttiiccuullaaççããoo VVeer r ttiiccaall

Estes robôs caracterizam-se por possuir três juntas de revolução, sendo codificados porRRR.

Sua área de atuação é maior que qualquer tipo de robô,tendo uma baixa rigidez mecânica. Seu controle écomplicado e difícil, devido as três juntas de revolução e

devido a variações no momento de carga e momento deinércia.



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A Attuuaaddoor r eess

O atuador é todo um sistema montado na extremidade do vínculo mais distante da basedo robô, cuja tarefa é agarrar objetos, ferramentas e\ou transferi-las de um lugar para outro.

São exemplos de atuadores a pistola de solda, garras e pulverizadores de tintas. A operaçãodo atuador é o objetivo final na operação de um robô, assim todos os demais sistemas(unidades drives, controles, etc.) são projetados para habilitar sua operação.

O atuador é de extrema importância na execução de uma tarefa, portanto é necessárioque o mesmo seja adequadamente projetado e adaptado as condições do seu meio e área detrabalho. Existem dois tipos de atuadores: Garras e Ferramentas.

Atuadores tipo Garra

A garra é comparável a mão humana. No entanto, ela não é capaz de simular seus

movimentos, resultando na limitação dos movimentos a uma faixa de operações. A grandedemanda tem levado ao desenvolvimento de garras que podem manusear objetos dediferentes tamanhos, formas e materiais. Estas garras são divididas em vários tipos de classe:

Garra de dois dedos; Garra de três dedos; Garra para objetos cilíndricos; Garra para objetos frágeis; Garra articulada; Garra a vácuo e eletromagnética.



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Controle

Os robôs industriais são, na verdade, como já dissemos espécies de maquinas de comando

numérico. Seu sistema de controle funciona de maneira similar ao das maquina-ferramentaCNC.

P

Controlar os movimentos de um robô consiste, basicamente, em fazer com que seus motoresgirem, associados a cada uma das juntas da estrutura do robô, de modo que o órgão terminalatinja posição e orientação desejadas.

Aplicação

As possibilidades de aplicação de robôs industriais são muito amplas. Apesar de seconcentrarem em áreas determinadas, a cada dia, graças a sua característica de maquinauniversal, os robôs ganham uma nova aplicação, substituindo o homem como uma maquina-ferramenta.



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Manipulação de material

A função principal de um robô e manipularmateriais. Isto não acrescenta valor ao

produto, mas somente custo. Portanto, deveser cuidadosamente estudado para se obteruma forma de manuseio eficiente e barata.Entre as operações de manuseio maiscomuns, realizadas pelos robôs, estão as decarregamento e descarregamento demaquinas, bem como as de paletização edespaletizacao.Paletizar significa distribuir ou arranjar pecassobre um pallet.Pallet e o nome que se da a bandeja ou

estrado sobre o qual podem ser dispostoselementos como pecas, sacos, caixas.Despaletizar e retirar esses elementos do pallet, para serem processados, armazenados,embalados.

Soldagem

Os processos de soldagem MIG e por resistência elétrica (solda a ponto) são as aplicaçõesmais populares dos robôs industriais. O principal usuário dos robôs de solda a ponto e aindústria automobilística.

A figura mostra, esquematicamente, uma estação de soldagem de carrocerias de automóveisformada por robôs. Em algumas das linhas, e possível associar se a cada carroceria umsistema de identificação. A carroceria, ao passar pela estação, e identificada como sendo desteou daquele veículo. Com essa informação, aciona-se o programa de soldagem apropriado. Assim, uma mesma linha pode trabalhar com tipos diferentes de automóveis, de modo flexível.



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Atividades perigosas

Alem das aplicações industriais típicas, o robô tem aplicação bastante promissora ematividades perigosas ou insalubres ao homem. Utilizam-se robôs para a exploração espacial

(um exemplo e o braço mecânico usado pelos ônibus espaciais americanos para colocarsatélites em órbita ou repará-los). Os robôs também são enviados para lugares onde ninguémpode ou quer ir: recolhem tesouros em navios afundados a grandes profundidades, medemtemperaturas e fazem analise de gases em crateras de vulcões ou lidam com produtosradiativos em usinas nucleares.



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PROGRAMAÇÃO

A programação do robô, em relação à máquina CN que é off-line, se dá, on-line. Embora

existam estas diferenças, há uma gama de similaridades entre o robô e a máquinas CN emtermos de sistemas de retro alimentação, posicionamento etc.

Figura 0.1 - Eixos coordenados em um robô

SISTEMAS DE MOVIMENTAÇÃO

Semelhantemente aos sistemas de programação das máquinas CN, podemos classificar osmovimentos do robô em:

a - Point-to-point ( PTP )

O robô desloca-se de um ponto a outro localizado no espaço, ponto-a-ponto. Cada ponto éprogramado em função do sistema de coordenadas tridimensional e alojado em sua memóriapara ser executado durante a tarefa. Geralmente é usado para as atividades de soldagem aponto, pegar e posicionar ( pick-and-place ) e, carregar/descarregar.

b - Contorno ou percurso contínuo

Esse tipo tem a capacidade de seguir um posicionamento de pontos espaçadamente curtos,que descrevem uma curva plana. Os incrementos entre os pontos são, geralmente, menoresque os para PTP.



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VELOCIDADE DE MOVIMENTAÇÃO (VM)

A VM de um robô é representada pela capacidade de movimentar a mão. Tem-se como

máximo, uma velocidade igual a 2,5 m/s. Além de ser estipulada especificamente para a tarefa,é, ainda, influenciada pelo peso do objeto ( ou da ferramenta ) a ser movido, distância apercorrer e a precisão com a qual deverá atingir o alvo. Em termos de peso, inclui-se nacapacidade total, o peso da mão.

ROBÔS (ESHED ROBOTEC)

Os movimentos executados pelos robôs, bem como os programas executados pelas máquinas,podem ser programados de forma a automatizar determinada tarefa; isto é, a execução de uma

determinada peça pode ser estabelecida em um programa. Esse programa pode ser chamadoa qualquer instante para a geração da mesma. Para que a peça possa ser manipulada,algumas condições são essenciais:

- As posições que serão utilizadas pelo robô já deverão estar armazenadas na memória docontrolador.

- No nosso caso trabalharemos com o ROBO SCORBOT ER V plus . Apresenta-se com cincoeixos (grupo A), uma pinça(GRIPER).

Grupo A

- Eixo 1 base de rotação (movimento da cintura humana)giro 310

- Eixo 2 movimento do ombrogiro +130 / - 35°

- Eixo 3 movimento do cotovelogiro + ou - 130

- Eixo 4 movimento do punhogiro + ou - 130

- Eixo 5 giro do punhogiro 360

- Pinça (garra)abertura máxima 75mmpeso máximo 1kg



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CARACTERÍSTICAS DO ROBÔ:

- repetibilidade de posicionamento + ou – 0.5 mm- atuadores DC servo motores- raio máximo de operação com a pinça 610mm

O robô está acoplado ao CONTROLLER controlador, que armazena e executa os programas.O controlador tem a sua própria linguagem a ACL (Advanced Control Language) e necessita do ATS (Advanced Terminal Software) para se comunicar com o PC e permitir a visualização dosprogramas.

TEACH PENDANT



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- JOINTS - Movimento angular dos eixos isoladamente.

- XYZ - Movimento cartesiano dos eixos.

- SPEED – Define velocidade do movimento em %

- RUN - Executa programas pelo Teach Pendant.

- CONTROLL ON \ OFF - Habilita ou desabilita os eixos

- ABORT - Aborta operação em execução

- EIXO X – Movimenta eixo X duas direções. (BASE)

- EIXO Y – Movimenta eixo Y em duas direções (SHOULDER)

- EIXO Z - Movimenta o eixo Z em duas direções (ELBOW)



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- PITCH –

Movimenta em duas direções

- ROLL - Gira nos dois sentidos

- NÚMEROS E EIXOS – Funciona como númerose também como eixos que vão do eixo 7 ate oeixo 11.

- OPEN - Abre pinça / -CLOSE - Fecha pinça

- RECORD POSITION - Define e grava posições em vetores definidos

- GO POSITION – Executa o movimento para uma posição previamentegravada.

- GROUP SELECT - Seleciona grupo de eixos (grupo A,B,C ou G).

- ENTER – Aceita ou executa um comando pré determinado



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PROGRAMAÇÃO DE ROBÔS (ESHED ROBOTEC)

ENTRAR NO PROGRAM ( ATS)

. Clicar sobre o ícone ATS no desktop do computador

REFENCIAR O ROBO

. HOME + enter

. HOME 7 + enter

. HOME 8 + enter

Obs . O robô vai fazer a referencia de todos os eixos

CRIAR OS VETORES DE PONTOS NO ROBÔ USANDO ATS

Criar o vetor

DIMP - cria vetor de ponto para o grupo A (robô)DIMPB - cria vetor de pontos para o grupo B

Ex.: DIMP + nome do vetor + [30] (tamanho do vetor) + enter

Obs. O nome do vetor, usar no maximo 5 caracteres.

Gravar os pontos dentro de um vetor usando o Teach Pendant

ATTACH + nome do vetor + enter - chamada do grupo do vetor

. No teach pendant movimentar o robô ate a posição desejada

. Record position. Escrever o numero da posição

. Enter

Fazer teste dos pontos já feitos

. SPEED + 10 + enter (diminuir a velocidade de movimento)

. GO POSITION + numero do ponto + enter

Obs. Qualquer problema pressionar ABORT

obs. Repetir os mesmos passos para o outro PONTO



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CRIAR UM PROGRAMA

. EDIT + nome mo programa + enter

. O nome do programa só pode ter 5 caracteres

Obs. O programa vai perguntar se você quer criar um programa novoresponda sim ou não.

. S : Volta para primeira linha do programa. P : Volta uma linha

LIST + (nome do programa) : lista o programa na tela do micro

EDITAR UM PROGRAMA

. EDIT + nome do programa + enter

. EXIT + Enter – sair do programa após a edição.Obs. O programa cria o final a terminação “END”

. DELETAR A LINHA ANTERIOR DO PROGRAMA EM EDIÇÃO

. DEL + enter

. RODAR UM PROGRAMA

. RUN + Nome do programa + enter

. Obs . ficar próximo ao botão de emergência.

. SAIR DO PROGRAMA ( ATS)

SHIFT + F9



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COMANDOS

Comandos de controle dos eixos:

MOVED pos : Move os eixos para a posição (pos) na velocidade atual.Ex: MOVED xxxxx [10]

MOVELD pos: Movimenta o robô através de uma trajetória linear.Ex: MOVELD xxxxx [10]

MOVECD pos: Executa movimento circularEx: MOVECD xxxxx [4] xxxxx [3] O Robô estando no ponto

nº 2 vá para o ponto nº 4 passando pelo ponto nº 3

MOVESD : Executa movimentos em uma seqüência de pontosEx: MOVESD xxxxx 1 10

TEACHR : Cria pontos relativos.Ex: TEACHR xxxxx [Nº RELATIVO] xxxxx [Nº JÁ EXISTENTE]

X = 0Y = 0Z = 200 = Equivatente a 20.0 mmP = 0R = 0

OPEN: Abre o GRIPPER (garra)

CLOSE: Fecha o GRIPPER (garra)

SPEED var .: Estabelece a velocidade para eixos do GRUPOEx: SPEED 30

SPEEDB var : Estabelece a velocidade para eixos do GRUPO BEx: SPEEDB 30

A: aborta todos os programas, imediatamente, e pára o movimento dos eixos

DELAY: suspende a execução do programa em segundosEx: DELAY 100 = Equivalente a 10 segundos

IF: condição (SE)

ELSE . condição (SE-NÃO)

ENDIF. condição (FIM-SE)

DEFINE : Define uma variável



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FOR: condição (PARA) – Ferramenta de repetição

ENDFOR: condição (FIM-PARA)

DIR : lista os programas existentes na controladoraLABEL : Endereço

Ex: LABEL 10

GOTO : va para (usado com um Label)

Ex : GOTO 10

GOSUB . (nome do programa): executa o programa especificado dentro do programa

PRINTLN . Imprime o que estiver entre “ “

SET : Define uma informação a uma variável

WAIT : Espere – que uma condição seja concluída.

JAW : Abertura da garra do Robô em milímetro.

Ex: JAW 40 – A garra do robô terá a abertura de 40.0 mm

* : Inserir comentários.



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Programa - 1

* PROGRAMA PARA MANIPULAR* DATA ______/_______/______* GRUPO ____________,___________,__________* __________,_________,___________,___________LABEL 10SPEED 30SPEEDB 30MOVED VETOA [1]MOVED VETOB [1]OPENMOVED VETOA [2]SPEED 5MOVELD VETOA [3]CLOSE

MOVELD VETOA [2]SPEED 40MOVED VETOA [1]MOVED VETOA [4]SPEED 5MOVELD VETOA [5]OPENMOVELD VETOA [4] ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________

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Programa - 1 ( IDA)

* PROGRAMA PARA REPETICAO* DATA ______/_______/______* GRUPO ____________,___________,__________* __________,_________,___________,___________ SPEED 30MOVED VETOA [32]

DEFINE T / DEFINE V / DEFINE HMOVED VETOA [30]OPEN

FOR T = 1 TO 7

SET V = T + 19

PRINTLN “ PEGANDO A PECA NA POSICAO ” V

SPEED 10MOVELD VETOA [V]CLOSESPEED 30MOVELD VETOA [30]MOVESD VETOA 31 34

SET H = T + 39

PRINTLN “ COLOCANDO A PECA NA POSICAO ” HSPEED 10MOVELD VETOA [H]

OPENSPEED 30MOVEVD VETOA [34]

IF T < 7

MOVESD VETOA 33 30ENDIF

ENDFOREXIT - QUE VAI CRIAR A PALAVRA ENDFAZER A VOLTA ________________________________________

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Referências Bibliográficas

Manual Técnico dos Robôs da ESHED ROBOTEC

apostila de robotica - rev 03.pdf

Documents