Automao Industrial e Robtica - webx.ubi. felippe/texts3/autom_ind_cap1.pdfJ. A. M. Felippe de Souza Automao e Robtica 2 Automao e Robtica Automao Atravs dos sculos o homem tem buscado

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  • Automao Industrial e Robtica

    J. A. M. Felippe de Souza

    Automao. Robtica.

    Automao e Robtica. Benefcios da Automao e da Robtica.

    Robs e mquinas flexveis. Sensores.

    Actuadores.

    Automao, robs sendo usados na produo de pes.

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    Automao e Robtica Automao Atravs dos sculos o homem tem buscado novas formas de melhorar os seus processos produtivos. A partir da segunda metade do sculo XX a tecnologia se desenvolveu e permitiu automatizar estes processos. No desenvolvimento da industrializao, primeiramente veio a mecaniza-o, que era o uso de ferramentas e maquinaria para auxiliar o homem nas tarefas industriais.

    Fig. 1 - No desenvolvimento da industrializao, primeiramente veio a mecani-

    zao e depois veio a automao. A automao um passo que veio aps a mecanizao. Automao o uso de controlo de sistemas, comando numrico (CNC), controladores lgicos programveis (PLC), informtica (CAD, CAM, CAx) para controlar maquinaria industrial e processos industriais, redu-zindo a necessidade de interveno humana.

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    Fig. 2 - Uma linha de produo automatizada.

    Fig. 3 - Uma linha de montagem de mquinas de lavar.

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    Robtica Levou cerca de 40 anos para os robs estarem presentes em fora nos processos industriais.

    Fig. 4 - Robs de hoje numa linha de produo.

    Estes avanos foram obtidos em parte graas aos grandes investimentos das empresas automobilsticas.

    Fig. 5 - Robs na linha de produo na indstria automvel.

    H uma grande variedade de robs e cada rob pode ter diferentes fun-es programadas.

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    Mas nos dias de hoje os robs no so usados apenas na indstria. H uma srie de aplicaes de robs. Existem robs:

    na indstria;

    de uso domstico;

    de ajuda mdica, em hospitais;

    para trabalhos perigosos ou em zonas de risco como:

    para desmontar bombas;

    entrarem em locais radioactivos;

    salvar pessoas em incndios, terramotos e outras catstrofes;

    para irem no fundo do mar;

    etc. Os robs so chamados humanides quando tm caractersticas seme-lhantes s humanas. Na Fig. 6 aparecem dois robs humanides japoneses, um que se movi-menta com rolamentos ( esquerda) e outro bpede ( direita).

    Fig. 6 - Robs humanides.

    A diversidade de tipos de robs que existem impedem que haja uma defi-nio de rob que seja universalmente aceite.

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    Fig. 7 - Brao manipulador, um rob

    industrial (fixo). Fig. 8 - Emiew, um rob (mvel) humanide

    da Hitashi. De acordo com a Robotics Industries Association (ou seja, Associao das Indstrias de Robtica) temos a seguinte definio de rob que mais objectiva:

    Um rob um dispositivo mecnico articulado reprogramvel, que consegue, de forma autnoma e recorrendo sua capacidade de processamento:

    obter informao do meio envolvente utilizando sensores;

    tomar decises sobre o que deve fazer com base nessa informa-o e em informao priori;

    manipular objectos do meio envolvente utilizando actuadores.

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    Fig. 9 - Para funcionar os robs requerem que dominemos muitas reas do

    conhecimento. Os manipuladores e os robs mveis na indstria. Os robs actuais ainda esto muito longe de serem estes andrides retra-tados nas pelculas de cinema. Fig. 11 - Manipuladores (com braos e mos), robs do tipo que usado na indstria.

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    Os robs manipuladores actuais so mquinas automatizadas muito sofisticadas que realizam trabalhos produtivos especializados. A grande maioria (cerca de 90%) dos robs actuais do tipo de manipu-ladores industriais, isto , braos e mos controlados por computador. Esses manipuladores tm uma base fixa e portanto movem os seus braos e mos mas no saem do seu lugar. Metade dos manipuladores que existem no mundo usada na indstria automvel. Mquinas automatizadas e robs na indstria no apenas desempenham tarefas na linha de produo, mas acima de tudo eles manipulam produtos entre uma tarefa e outra. Numa linha de produo, muitas vezes os robs colocam os materiais nas posies para serem trabalhados (aparafusados, soldados, pintados, etc.) e depois retiram-nos para poder entrar o prximo.

    Fig. 12 - Robs posicionando materiais nas posies para serem trabalhados.

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    Outro exemplo: na indstria de alimentos, os robs e mquinas automati-zadas (como esteiras rolantes por exemplo) colocam alimentos no forno, tiram do forno, ou simplesmente fazem passar pelo forno, entrando num lado e saindo no outro. Portanto, o manuseio (ou o manuseamento) dos produtos uma das tare-fas mais executadas na automao industrial, seja por robs (manipulado-res) ou por outras mquinas automatizadas.

    Fig. 13 - Robs fazendo o manuseamento dos materiais. Outro detalhe: nem todos os robs industriais so fixos. Na indstria h tambm robs que se movem. Eles so usados no transporte e no armazenamento interno dos materiais dentro da fbrica. Um tipo comum de rob mvel , por exemplo, o AGV (Automated Guided Vehicle), ou seja, veculo guiado automatizado, do qual falaremos a seguir. AGVs e LGVs na indstria. A movimentao ou o transporte e o armazenamento de materiais dentro da prpria indstria uma outra tarefa muito necessria no ambiente industrial. AGV (Automated Guided Vehicle) e LGV (Laser Guided Vehicle) so robs mveis que fazem o transporte automtico de materiais em fbricas.

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    Ao contrrio dos manipuladores que tm base fixa, os AGVs e os LGVs se deslocam sob rodas movendo-se pelo ambiente de trabalho.

    Fig. 15 - Um AGV, rob mvel do tipo que usado na indstria para o trans-porte e armazenamento de materiais internamente.

    Fig. 16 - AGVs (Automated Guided Vehicles) fazendo o transporte de materiais na

    indstria. Os AGVs seguem um conjunto de trajectrias definidas no pavimento que podem estar marcadas atravs de um fio condutor enterrado no cho ou faixas coloridas pintadas no cho. Por outro lado os LGVs podem navegar mais livres pois no dependem de fios nem faixas pintadas no cho.

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    Fig. 17 - LGVs (Laser Guided Vehicles) fazendo o transporte de materiais na indstria. Robs mveis como AGVs e LGVs tm que possuir uma viso artificial atravs de sensores (de viso e de distncia). Alm disso eles esto programados para funcionar autonomamente, como por exemplo: em muitos casos os AGVs e LGVs podem tomar decises de como: parar se encontrar algum obstculo no caminho, ou mesmo contornar o obstculo.

    Fig. 18 - Um LGV (Laser Guided Vehicle) e um AGV (Automated Guided Vehicles)

    fazendo o transporte de materiais na indstria.

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    Mquinas CNC. CNC so as iniciais de Computer Numeric Control ou, em portugus, Controle Numrico Computorizado. Uma mquina CNC faz uso de tcnicas de comando numrico e so consideradas parte da Robtica e da Automao Industrial.

    Fig. 19 - Mquinas CNC (Computer Numeric Control ou Controle Numrico Com-

    putorizado) na indstria. A mquina CNC foi desenvolvida na dcada de 1940 e um controlador numrico que permite o controlo de mquinas. Com as mquinas CNC pode-se fazer o controlo simultneo de vrios eixos. Ou seja, torno e fresa comandados pelo computador.

    Fig. 20 - Programas de CAD/CAM utilizados pelas mquinas CNC para produzirem

    peas de preciso.

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    Fig. 21 - O fabrico de peas com preciso, desde um simples parafuso at o um motor completo, com o auxlio de programas de CAD/CAM que so utili-zados nas mquinas CNC.

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    Fig. 22 - Mquinas CNC (Computer Numeric Control ou Controle Numrico Com-

    putorizado) na indstria.

    Fig. 23 - O design objectos e at mesmo de automveis com o auxlio de progra-

    mas de CAD/CAM que so utilizados nas mquinas CNC.

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    A utilizao de mquinas CNC permite a produo de peas complexas com grande preciso, especialmente quando associado a programas de CAD/CAM. A introduo de mquinas CNC na indstria mudou radicalmente os processos industriais. Com as mquinas CNC curvas so facilmente cortadas, complexas estruturas com 3 dimenses tornam-se relativamente fceis de produzir e o nmero de passos no processo com interveno de operadores humanos drasticamente reduzido. A mquina CNC reduziu tambm o nmero de erros humanos (o que aumenta a qualidade dos produtos e diminui o desperdcio). A mquina CNC agilizou as linhas de montagens e tornou-as mais flexveis, pois a mesma linha de montagens pode agora ser adaptada para produzir outro produto num tempo muito mais curto do que com os processos tradicionais de produo.

    Fig. 23 - O design objectos, peas, mquinas, motores e at mesmo de automveis

    e avies hoje so feitos em computador com o auxlio dos programas de CAD/CAM que so utilizados nas mquinas CNC.

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    Automao e Robtica A Automao e a Robtica so reas novas na tecnologia moderna. Ou tambm pode-se dizer que, a

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