AUTOMAÇÃO E ROBÓTICAAUTOMAÇÃO E ROBÓTICA

Mário Luiz Mário Luiz TroncoTronco

ROBÔROBÔ

Manipulador programável, Manipulador programável, multifuncional, projetado para multifuncional, projetado para manipular materiais, peças, manipular materiais, peças, ferramentas ou dispositivos especiais ferramentas ou dispositivos especiais através de movimentos programáveis, através de movimentos programáveis, para executar tarefas variáveis. para executar tarefas variáveis.

Tipos Principais: Tipos Principais: - Manipuladores Mecânicos (Pick and - Manipuladores Mecânicos (Pick and Place)Place)

Tarefas específicasTarefas específicas: realizam movimentos : realizam movimentos determinados, para a realização de funções determinados, para a realização de funções tais como carga e descarga de máquinas, tais como carga e descarga de máquinas, transporte de peças, embalagem e transporte de peças, embalagem e distribuiçãodistribuição.

- Robôs Programáveis Robôs Programáveis Agrupados em gerações, de acordo com a Agrupados em gerações, de acordo com a capacidade de programação, realimentação e capacidade de programação, realimentação e sensoreamento.sensoreamento.

ROBÔS PROGRAMÁVEISROBÔS PROGRAMÁVEIS

Permitem um Permitem um controle contínuo de controle contínuo de trajetóriatrajetória, ponto a ponto, gerando , ponto a ponto, gerando

posicionamento preciso, com posicionamento preciso, com repetibilidaderepetibilidade

São utilizados em São utilizados em substituição às substituição às operações manuaisoperações manuais, tais como , tais como furação, pintura e montagem furação, pintura e montagem

automatizada.automatizada.

AUTOMAÇÃO DA MANUFATURAAUTOMAÇÃO DA MANUFATURA

• Automação do "Chão-de-Fábrica”Automação do "Chão-de-Fábrica”• Automação de EngenhariaAutomação de Engenharia• Automação no Planejamento e Automação no Planejamento e Controle.Controle.

No nível de "Chão-de-Fábrica”No nível de "Chão-de-Fábrica”

Sistemas de Computadores:Sistemas de Computadores:

No Auxílio à Manufatura No Auxílio à Manufatura CAM - Computer Aided ManufacturingCAM - Computer Aided Manufacturing

No Controle de Qualidade No Controle de Qualidade CAQC - Computer Aided Quality ControlCAQC - Computer Aided Quality Control

Ferramentas de Controle Estatístico deFerramentas de Controle Estatístico de Processos Processos (CEP)(CEP)

CAM CAM

origina-se do desenvolvimento do origina-se do desenvolvimento do processamento de informações, especialmente processamento de informações, especialmente

para o para o controle de máquinas ferramentascontrole de máquinas ferramentas,,representa a representa a automaçãoautomação de uma indústria no de uma indústria no nível de "nível de "Chão-de-FábricaChão-de-Fábrica", através do uso de ", através do uso de Células e Células e Sistemas Flexíveis de ManufaturaSistemas Flexíveis de Manufatura

Manufatura Integrada por ComputadorManufatura Integrada por Computador (CIM - Computer Aided Manufacturing) (CIM - Computer Aided Manufacturing)

uso da tecnologia de computadores ligando uso da tecnologia de computadores ligando todas as funções relacionadas à manufatura todas as funções relacionadas à manufatura de um produto, caracterizando-se como um de um produto, caracterizando-se como um

sistema de informação e controle de sistema de informação e controle de manufaturamanufatura

Benefícios da implementação do conceito de Benefícios da implementação do conceito de CIM:CIM:

Mudanças na Estrutura de CustosMudanças na Estrutura de Custos

- substituição do trabalho humano pelas- substituição do trabalho humano pelas máquinasmáquinas- redução de custos variáveis;- redução de custos variáveis;

Aumento da Repetibilidade dos Aumento da Repetibilidade dos Processos, o qual tem impacto Processos, o qual tem impacto competitivocompetitivo- redução do trabalho de correção- redução do trabalho de correção- melhoria de desempenho dos produtos;- melhoria de desempenho dos produtos;

Redução de InventáriosRedução de Inventários- redução de tempo de montagem- redução de tempo de montagem- redução da necessidade de estoques;- redução da necessidade de estoques;

Aumento da FlexibilidadeAumento da Flexibilidade

- rápidas trocas de ferramentas e- rápidas trocas de ferramentas e equipamentosequipamentos

- mudanças rápidas de produtos, em- mudanças rápidas de produtos, em resposta às variações de demanda deresposta às variações de demanda de mercado;mercado;

BenefíciosBenefícios

Redução do Redução do Tempo de TrânsitoTempo de Trânsito entre as entre as estações de processamentoestações de processamento

- redução de distâncias de movimentação - redução de distâncias de movimentação dede materiais materiais - otimização das rotas a serem seguidas - otimização das rotas a serem seguidas pelospelos mesmos.mesmos.

MARKETING

CLIENTES

SISTEMAS DEAUTOMAÇÃO

SISTEMA GERENCIADORDE OPERAÇÕES

NÍVEL 2

MATRIZ

NÍVEL 3

NÍVEL 1

CONTROLE DE CHÃO DE FÁBRICA

ROTEAMENTO DE MATERIAIS

CONTROLE DE QUALIDADE

CIM - Níveis HierárquicosCIM - Níveis Hierárquicos

CIM - Níveis de IntegraçãoCIM - Níveis de Integração

NÍVEL 1: NÍVEL 1:

Hardware padrãoHardware padrão, normalmente , normalmente controlado por computadores controlado por computadores existentes existentes nas máquinasnas máquinas ou por ou por controladores controladores programáveisprogramáveis. .

AGV`s, máquinas ferramentas NC, robôs, AGV`s, máquinas ferramentas NC, robôs, além de outros equipamentos que fazem além de outros equipamentos que fazem uso limitado de informações locaisuso limitado de informações locais

NÍVEL 2:NÍVEL 2:Grupos celularesGrupos celulares de equipamentos e de equipamentos e

materiais para a produção de materiais para a produção de famílias de famílias de peçaspeças, através de um elevado grau de , através de um elevado grau de

integração e comunicaçãointegração e comunicação

Obtido através do agrupamento celular de Obtido através do agrupamento celular de diversos equipamentos individuais do nível diversos equipamentos individuais do nível

11- realizando diversas funções, utilizando-se - realizando diversas funções, utilizando-se das potencialidades do das potencialidades do sistema integrado sistema integrado

de informaçõesde informações

NÍVEL 3: NÍVEL 3:

Conexão de diversas Células do nível Conexão de diversas Células do nível 2, formando 2, formando ilhasilhas, através da utilização , através da utilização de de Redes de ComunicaçãoRedes de Comunicação. .

A principal característica das ilhas é a A principal característica das ilhas é a flexibilidadeflexibilidade

NÍVEL 4: NÍVEL 4: Representa a integração total. Representa a integração total. Grandes Grandes redes de informaçõesredes de informações interligam todas interligam todas as funções de manufatura. as funções de manufatura. Inclui sistemas de nível 3, além de equipamentos Inclui sistemas de nível 3, além de equipamentos de transporte e níveis de gerenciamento.de transporte e níveis de gerenciamento.

Este nível de integração representa o conceito Este nível de integração representa o conceito de CIMde CIM

Células Flexíveis de Manufatura Células Flexíveis de Manufatura

Utilizadas na produção de peças individuais Utilizadas na produção de peças individuais ou pequenos lotes de peçasou pequenos lotes de peças

Realizam todas as funções necessárias para Realizam todas as funções necessárias para completar o processo de produção da peça completar o processo de produção da peça programada.programada.

São muito versáteis quanto a São muito versáteis quanto a variações no variações no tipo de peças fabricadastipo de peças fabricadas, dependendo de , dependendo de programaçãoprogramação de seus elementos de seus elementos componentes para componentes para alterações no processo alterações no processo produtivoprodutivo..

AGV

MicrocomputadorGerente de Célula

(CAM)

Servidor- Vídeo- Audio

ADVANCED ANSP

SHASTANORTEL

Servidor de Aplicações

- Manufatura Virtual- Robótica- Projeto Interativo (Video/Voz/Dados)- Fabricação (Célula Flexível)

ROBÔ

TORNO CNC

Switch Multiserviço

Sistema Flexível de Manufatura (FMS)Sistema Flexível de Manufatura (FMS)

Composto por estações de processamento Composto por estações de processamento interligadas por interligadas por sistemas automatizados sistemas automatizados de manipulação e de carga/descarga de de manipulação e de carga/descarga de materiaismateriais, permitindo a produção de , permitindo a produção de volumes variáveis de peças diferentesvolumes variáveis de peças diferentes..

Sistema Automático de Manipulação de Sistema Automático de Manipulação de MateriaisMateriais

Veículos Comandados (AGV’s);Veículos Comandados (AGV’s);Transportadores;Transportadores;Robôs;Robôs;Dispositivos de ArmazenamentoDispositivos de Armazenamento Automatizado.Automatizado.

AGV’sAGV’s

ROBÔS no contexto de Sistemas ROBÔS no contexto de Sistemas Flexíveis de ManufaturaFlexíveis de Manufatura

•Acionamento e ControleAcionamento e Controle- Servomotores- Servomotores- Sensores- Sensores

• OperaçãoOperação- Visão Artificial- Visão Artificial- Navegação- Navegação- Teleoperação- Teleoperação

•IntegraçãoIntegração• Modelagem e SimulaçãoModelagem e Simulação

Acionamento e ControleAcionamento e Controle

Servomotores DC/ACServomotores DC/AC

Sensores:Sensores:- Força- Força- Posição/Velocidade (encoders)- Posição/Velocidade (encoders)- Câmeras- Câmeras- Proximidade Indutivos/Capacitivos- Proximidade Indutivos/Capacitivos- Ultra-som (Distância)- Ultra-som (Distância)

Visão Artificial:Visão Artificial:- Reconhecimento de Peças- Reconhecimento de Peças- Navegação- Navegação- Redes Neurais- Redes Neurais

ROBÔ

TeleoperaçãoTeleoperação

Equipamento Teleoperado

BrowserWWW

ServidorWWW

Dados de Posicionamento/Status de Operação

Comandos

Solicitações de Serviços

Dados/Imagens

Modelagem e SimulaçãoModelagem e Simulação

Modelo DinâmicoModelo Dinâmico- Estudo matemático do comportamento do robô, - Estudo matemático do comportamento do robô, em relação às suas características construtivasem relação às suas características construtivas- Posicionamento:- Posicionamento:- Torque- Torque- Forças nas juntas/atrito- Forças nas juntas/atrito- Capacidade de Carga/Repetibilidade- Capacidade de Carga/Repetibilidade- outras- outras

z0

x0

y01

z1

x1

y12

z2

x2

y23

z3

x3

y34

z4

x4

y4

L1 L2

d2

d3

Análise CinemáticaAnálise Cinemática

Estudo analítico do movimento do braço do robô Estudo analítico do movimento do braço do robô em em relação a um sistema de coordenadas de relação a um sistema de coordenadas de referênciareferência, como função do tempo e , como função do tempo e sem levar sem levar em conta as forças e torques envolvidos no em conta as forças e torques envolvidos no movimento.movimento.

Manipulação de Matrizes Manipulação de Matrizes

Expressão para o sistema de coordenadasExpressão para o sistema de coordenadas da da garra em relação ao sistema da basegarra em relação ao sistema da base

Comportamento dinâmico:Comportamento dinâmico:Estudo do movimento em relação aos torques Estudo do movimento em relação aos torques aplicados pelos atuadores ou por forças aplicados pelos atuadores ou por forças externas aplicadas ao manipuladorexternas aplicadas ao manipulador

Torque nas juntasTorque nas juntas

Modelos para SimulaçãoModelos para Simulação

- Modelagem Geométrica- Modelagem Geométrica- Ferramentas de Simulação de - Ferramentas de Simulação de

operaçãooperação