Quais os Três Tipos de Robôs? O Que é Um Efetuador (ou Órgão Terminal)? Como as Garras Podem Ser Acionadas? Que Tipo de Ferramenta é Um Alternador Automático de Garras? Por Que Um Robô Terá Mais Movimentos se Tiver Mais Juntas?
Dentre os três (3) tipos de robôs
existentes (Industrial, Móvel e Humanoide), o foco deste texto serão os robôs
industriais, os quais abordaremos sua construção, sua programação e a integração
em sistemas de produção automática. No âmbito dos equipamentos industriais, os
robôs industriais se inserem na classificação das máquinas automáticas
programáveis e, por isso, devemos organizar nosso estudo partindo das partes
que o compõem:
·
Fonte: Fornece a energia na forma adequada
para os acionadores do robô
·
Sistema: É o conjunto de sensores que
permitem ao robô reconhecer suas mudanças de condições
·
Controlador: É o responsável pela
coordenação e execução das funções a serem desempenhadas pelo robô
·
Manipulador: É uma estrutura mecânica
composta de engrenagens, elementos de transmissão e acionadores, possuindo
graus de liberdade suficientes para a execução das tarefas destinadas ao Robô.
·
Dispositivo de Programação de Tarefas: É
uma unidade de entrada e saída com funções tais que, facilitem a programação do
robô por um operador
·
Memória de Tarefas: É o meio de
armazenamento utilizado pelo controlador para guardar programas de novas
tarefas ou a partir de programas anteriormente guardados executar uma tarefa já
aprendida
·
Dispositivos de Sincronização: São
dispositivos e funções que permitem a coordenação das ações do robô com as máquinas
e/ou eventos externos
Os Efetuadores
Um Efetuador (ou Órgão Terminal) é um dispositivo fixado no punho do braço de um robô de uso geral, permitindo-lhe realizar uma tarefa específica. Às vezes, ele é chamado de robô porque a maioria das máquinas de produção exige dispositivos e ferramentas especificamente desenhados para uma determinada operação e o robô não é exceção à regra. A empresa que instala o robô poderá realizar ela mesma os serviços de engenharia ou contratar os serviços de uma empresa especializada. Existe uma ampla variedade de órgão terminais necessários para a realização de várias tarefas, e podem ser divididos em duas (2) categorias principais:
I) GARRAS
São efetuadores destinados a
pegar e segurar objetos para seu deslocamento dentro do espaço de trabalho do
manipulador. Podem ser pequenos e frágeis (como os componentes eletrônicos que
são montados numa placa pelo robô) ou pesados e robustos (como os carros que
são colocados de uma parte para outra, de uma linha de produção). O acionamento
pode ser elétrico, pneumático ou hidráulico (para grandes esforços).
A) Garra de Três Membros:
É similar à garra de dois membros, mas permite maior segurança ao manipular os objetos,
que podem ser esféricos ou triangulares.
B) Garra Para Objetos
Cilíndricos: Possui dois dedos com depressões circulares capazes de agarrar
objetos cilíndricos de diversos tamanhos. Uma desvantagem evidente desta garra
é a sua limitação de abertura, que impossibilita a manipulação de objetos
maiores que a sua abertura total.
C) Garra Para Objetos Frágeis:
Para manipularmos um objeto frágil, sem danificá-lo, os dedos da garra devem exercer
um grau de força controlado que não se concentrasse em apenas um ponto do
objeto. Muitas garras têm sido projetadas com esta finalidade, das quais uma é
ilustrada a seguir, na qual temos dois dedos flexíveis que se curvam para
dentro quando inflados pelo ar, que é aplicado de forma controlada, cuja
expressão determina a força com que o objeto é agarrado
D) Garra de Juntas: Essas
garras são desenvolvidas para manipularem objetos de vários tamanhos e de
superfícies irregulares. As conexões são movidas através de paredes de cabos. Um
cabo flexiona a junta, a outra a estende e, para pegar um objeto, as juntas dos
dedos envolvem este objeto e seguram firmemente. Então, quanto menor for o
tamanho das juntas dos dedos, maior será a firmeza e a capacidade de manipular
objetos irregulares.
E) Garras à Vácuo (ou Ventosas):
São órgãos terminais empregados para apanhar peças delicadas, como no caso de peças
injetadas em termoplásticos (injetoras). São ligadas a uma bomba de vácuo através
de uma eletroválvula e, quando a eletroválvula é acionada, o ar é puxado pela
bomba, criando um vazio na ventosa que adere a peça. É necessário que as peças
a serem manuseadas estejam limpas, lisas e planas, condições necessárias para
formar um vácuo perfeito entre o objeto e as ventosas.
F) Garras Magnéticas: São
similares em seu formato às garras a vácuo e são um meio razoável para manipular
materiais ferromagnéticos. Assim como, no caso das garras a vácuo, as peças a
serem transportadas pelas garras magnéticas devem apresentar pelo menos uma
superfície limpa. Algumas vantagens no uso de garras magnéticas são: (1) Tempo
de pega muito rápido; (2) Variações razoáveis nos tamanhos das peças são
toleradas; (3) Não necessita de um projeto específico para cada tipo de peça;
(4) Permite manusear peças metálicas com furos. Por outro lado, a grande
desvantagem está no fato de somente manusear peças de material ferromagnético.
II) FERRAMENTAS
Em muitas aplicações, o robô é
utilizado para manipular uma ferramenta, ao invés de uma peça. O robô deve
movimentar a ferramenta sobre o objeto a ser trabalhado e o uso de uma garra
permitirá que as ferramentas sejam trocadas durante o ciclo de trabalho,
facilitando o manuseio de várias ferramentas. Na maioria das aplicações de
robôs nas quais uma ferramenta é manipulada, a ferramenta é presa diretamente
no punho do robô, sendo nesses casos, a ferramenta o órgão terminal. Veremos
abaixo alguns exemplos de ferramentas usadas como efetuadores em aplicações
robóticas:
·
Maçaricos para soldagem a arco;
·
Bicos para pintura por pulverização;
·
Mandris para operações como: furação,
ranhuramento, polimento, retifica e etc.
·
Aplicadores de cimento ou adesivo líquido para
montagem;
·
Ferramentas de corte por jato d’água e laser;
·
Ferramentas para soldagem a ponto.
OBSERVAÇÃO: Em todos os
casos o robô controla a atuação das ferramentas.
A) ALTERNADOR AUTOMÁTICO de GARRAS:
É um adaptador que permite a troca rápida de garras de mesma conexão (pneumáticas,
hidráulicas, etc.). Como desvantagens, esse tipo de alternador possui o
acréscimo de peso ao braço do robô, custo elevado e desperdício de tempo na
troca de garras.
B) BASE: É o elemento de fixação
do braço mecânico em uma superfície (solo, parede, teto) ou à Estação de
Trabalho em um determinado setor da fábrica. Ela sustenta todo o braço mecânico
e serve como ponto de apoio e de referência para todos os seus movimentos.
Possibilita o movimento de rotação do Braço Mecânico.
C) LIGAMENTOS (ou ELOS): São os
termos mais adequados para definirmos o termo Link, o qual é o nome dado à
haste que interliga duas Juntas. Em robôs industriais, os links são recobertos
com capas de ligas metálicas que os tornam mais resistentes aos rigores do
ambiente e também mais “pesados”. Os links são estruturas leves de perfis metálicos
muitas vezes vazados para se tornarem mais “leves” sem comprometimento da
rigidez. Um braço com baixa rigidez reduz a precisão do robô, devido às
vibrações e reações à pressão. O conjunto de links forma o “esqueleto” do Robô
e o volume de “Envelope de Trabalho” de um Robô depende muito da dimensão de
seus links. Para incrementar a rigidez no braço, sem aumentar o seu peso,
formas estruturais como a armação oca, são frequentemente usadas. Um braço com
esse tipo de construção tem uma maior rigidez em relação ao seu peso, do que um
braço de construção sólida. Mesmo assim, os braços apresentam-se muito pesados,
em relação às cargas que podem mover. A maioria dos robôs mantém a razão entre
a carga movimentada e o peso do braço na ordem de 1:20, enquanto que no braço
humano temos a razão de 1:1.
D) JUNTAS: É o nome dado ao ponto
de ligação entre dois Links. É a junta que permite que exista movimento
relativo entre os dois links que ela interliga. A primeira junta de um Braço
Mecânico é ligada a sua base. Além desta, as outras juntas de um Braço Mecânico
são denominadas analogamente as de um braço humano: “Shoulder” (ombro), “Elbow”
(cotovelo), “Wrist” (pulso) e, assim por diante. Geralmente, quanto maior o
número de juntas no braço, maior é a sua destreza. O número de juntas determina
o que se chama de “Graus de Liberdade” de um Robô. Isto significa que um Robô
tem mais liberdade de movimentos se tiver mais juntas – o que é bem coerente.
Cada junta corresponde a um grau de liberdade. Existem três (3) tipos de
Juntas:
·
Junta Prismática: Permite o movimento
linear entre dois links adjacentes, sendo composta de dois links encaixados
interna ou lateralmente. Devido ao seu tipo de construção, este tipo de junta é
bastante rígido.
·
Junta de Revolução: Permite o movimento
de rotação entre dois links adjacentes, sendo composta de um eixo (ou dobradiça)
que conecta dois links.
·
Junta de Encaixe Esférico: Funciona como
uma combinação de três juntas de revolução permitindo um movimento combinado de
três eixos de movimento (X, Y e Z). Este tipo de junta é aplicada pouquíssimas
vezes em projetos de robôs já que sua construção é difícil e seu controle,
complexo. Quando o seu uso é necessário, costuma-se projetar três juntas de
revolução separadas, mas cujos movimentos se interseccionam num único ponto.
REFERÊNCIAS
BIBLIOGRÁFICAS
AXEL Daneels; WAYNE
Salter. What is SCADA? IT/CO. Silva, Sérgio Francisco (2000). Automação
Industrial Via Internet: Uma Abordagem de Software Voltada à Pequena Empresa,
Centro Universitário do Triângulo - Unit, Uberlândia − MG.
FERREIRA, Ed’Wilson T. (2001). Segurança de Redes de Computadores
em Ambiente Industrial, Universidade Federal de Uberlândia - UFU, Uberlândia –
MG.
Nenhum comentário :
Postar um comentário