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Introdução a Robótica
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Departamento Regional de So Paulo
Introduo RobticaESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
EPT - AUTOMAO INDUSTRIAL
EPT - AUTOMAO INDUSTRIAL
Introduo Robtica
SENAI-SP, 2006
Trabalho organizado pela Escola SENAI Almirante Tamandar, a partir dos contedos extrados daIntranet do Departamento Regional do SENAI-SP.
2 edio, 2006
Coordenao Geral Murilo Strazzer
Equipe Responsvel
Coordenao Celso Guimares PereiraEstruturao Ilo da Silva MoreiraElaborao Carlos Gonalves da Silva
SENAI - Servio Nacional de Aprendizagem IndustrialDepartamento Regional de So PauloEscola SENAI Almirante TamandarAv. Pereira Barreto, 456CEP 09751-000 So Bernardo do Campo - SPTelefone: (011) 4122-5877FAX: (011) 4122-5877 (ramal 230)E-mail: [email protected]
Cd. 120.3.021/2
Sumrio
Pgina 4 Prefcio
5 Histrico
8 Conceitos principais
11 Componentes de um rob
16 Classificao dos robs
20 Tipos de juntas
32 Automao industrial
34 Como usar de maneira correta os robs industriais
35 Pontos a serem considerados na escolha de um rob industrial
37 Intensidade de choque
38 Padro de acidentes
46 rea de ao ou rea de trabalho
48 Projetos de sistemas de segurana
52 Check list de segurana e normas de operao
54 Aplicaes dos robs na indstria
64 Efetuadores
70 Navegador
73 Sistema de coordenadas
77 Entrada em servio KUKA padro KR
105 Medio da ferramenta
115 Programao dos robs
118 Principais movimentos dos robs
132 Referncias bibliogrficas
Introduo Robtica
4ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
PREFCIO
Atualmente, os robs industriais no ocupam somente as linhas automatizadas de produo
dos grandes conglomerados industriais. Eles tambm esto sendo introduzidos em empresas de
pequeno e mdio porte, em substituio ao homem nas tarefas indesejveis e de alto risco.
Encontramos robs sendo utilizados em vrios segmentos de nossa sociedade: robs que
prestam servios de alta periculosidade ao homem como, por exemplo, para o desarmamento de
bombas; robs para manuseio de produtos qumicos e inflamveis, com a finalidade da pesquisa
cientfica; robs destinados a projetos educacionais, os chamados robs didticos, e at mesmo os
robs destinados a executar o trabalho dos operrios. Os robs que foram instalados em nossas
fbricas, tornaram-se os principais responsveis pela revoluo da produo em srie, agilizando o
processo produtivo e conferindo melhor e maior qualidade aos produtos.
Devemos estar conscientes de que a popularizao dos robs se deve, principalmente,
grande variedade de tipos, diversidade de suas aplicaes e reduo do custo destes
equipamentos, caractersticas que tendem a elevar o nmero de empresas que faro uso dos robs
em seus processos produtivos. Alm disso, no poderemos descartar a possibilidade de, num futuro
prximo, os tenhamos em nossas residncias, executando as mais variadas tarefas que compem a
rotina domstica.
O objetivo desta fase de estudo familiarizar e facilitar a nossos alunos o convvio com esta
nova tecnologia, proporcionado os conhecimentos necessrios ao trabalho seguro e consciente com
este cone da tecnologia, o rob.
Introduo Robtica
5ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
HISTRICO
Ao lermos a palavra robtica imediatamente nos lembramos dos robs. Mecanismos
construdos em metal, semelhantes aos seres humanos e obedientes aos seus comandos.
Ainda que instintivamente relacionemos os robs aos seres humanos, podemos afirmar que a
aparncia de um rob industrial muito diferente da do homem. Os robs industriais foram
projetados tendo como referncia apenas uma parte do corpo humano, o membro superior (brao),
capaz de executar diversos movimentos.
Segundo a Robotic Industries Association (RIA), rob industrial definido como um
"manipulador multifuncional reprogramvel, projetado para movimentar materiais, partes, ferramentas
ou peas especiais, atravs de diversos movimentos programados, para o desempenho de uma
variedade de tarefas (RIVIN, 1988).
Uma definio mais completa apresentada pela norma ISO (International Organization for
Standardization) 10218: "uma mquina manipuladora com vrios graus de liberdade, controlada
automaticamente, reprogramvel, multifuncional, que pode ter base fixa ou mvel, para utilizao em
aplicaes de automao industrial".
Porm, o termo robtica refere-se ao estudo e utilizao de robs. O termo surgiu pelaprimeira vez pelo cientista americano e escritor, Isaac Asimov que escreveu prodigiosamente sobre
uma vasta diversidade de disciplinas e objetos, ficando clebre pelos seus trabalhos de fico
cientfica.
Introduo Robtica
6ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
A palavra robtica foi usada pela primeira vez em uma pequena estria publicada em 1942.
Tomado como provvel que os robs viessem a ter inteligncia, Isaac Asimov formulou trs leis, s
quais acrescentou, posteriormente, uma quarta, a "lei zero".
As Leis da Robtica
Lei Zero: Um rob no pode causar mal humanidade ou, por omisso, permitir que ahumanidade sofra algum mal, nem permitir que ela prpria o faa.
Lei 1: Um rob no pode ferir um ser humano ou, por omisso, permitir que um serhumano sofra algum mal.
Lei 2: Um rob deve obedecer s ordens que lhe sejam dadas por seres humanos, excetonos casos que em tais ordens contrariem a Primeira Lei.
Lei 3: Um rob deve proteger sua prpria existncia, desde que tal proteo no entre emconflito com a primeira e a segunda leis.
A robtica tem como objetivo a automatizao de tarefas que podem ser executadas pelo
homem. Por sua vez, a palavra rob deriva do checo e significa trabalhador forado. O termo, com a
atual interpretao, foi inventado pelo escritor Checoslovaco, Karel Capek, em 1920. De uma formasimplista, um rob uma mquina que, capaz de aes independentes, realiza uma dada tarefa, sem
ser continuamente supervisionado por um operador humano, em contraste com uma mquina
comandada distncia que necessita de algum para controlar o seu movimento. comum chamar
de autmato a todo o tipo de rob, tentando generalizar um nome que teve a sua origem em bonecos
mecnicos altamente sofisticados e implementados no sculo XVII.
O desenvolvimento tecnolgico da microeletrnica, acompanhado do freqente avano do
software, linguagens e programas de computador, colocam-nos perante a chamada "Inteligncia
Artificial" num estgio j muito evoludo, que permite que um computador adquira conhecimentos da
sua prpria experincia, o que faz parecer que um rob se comporta com inteligncia. Contudo um
rob no pode pensar, como ns humanos fazemos.
bem possvel que algo que hoje vemos em filmes de fico cientfica num futuro, quem sabe
prximo, poderemos ver na vida real.
Introduo Robtica
7ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Existem robs para as mais variadas aplicaes, desde os monotarefa aos multitarefa, dos
industriais aos domsticos, passando pelos militares e laboratoriais.
Os robs industriais no se parecem com os humanos, mas devemos ter em mente que eles
devero ser utilizados, no em substituio ao homem, mas como uma poderosa ferramenta para
auxili-lo nas atividades onde os riscos de vida e de agresso sade sejam presentes.
Objetivos da robtica
Abaixo esto enunciados apenas alguns dos principais objetivos da robtica:
aumento da produtividade atravs da otimizao da velocidade de trabalho do rob e aconseqente reduo de tempo na produo;
otimizao do rendimento de outras mquinas e ferramentas alimentadas ou auxiliadas porrobs;
diminuio dos prazos de entrega de produtos;
realizao de trabalhos no desejados, tediosos (alimentar mquina-ferramenta) ouperigosas e hostis (ambientes com temperaturas elevadas e presena de materiais txicos,
inflamveis e radioativos).
Introduo Robtica
8ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
CONCEITOS PRINCIPAIS
Um corpo livre no espao pode realizar 6 (seis) movimentos independentes entre si; assim,
dizemos que ele tem 6 (seis) graus de liberdade.
Par cinemtico
a unio de dois elementos que esto em contato, permitindo o movimento relativo de ambas
as partes.
Introduo Robtica
9ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Se unirmos esse elemento (corpo livre) ao sistema de eixos (x, y, z), de acordo com as
caractersticas dessa unio, o elemento poder realizar 1, 2, 3, 4, ou 5 movimentos relacionados com
o elemento de fixao (ou o elemento A restrito, ou ao elemento A foram proibidos 5, 4, 3, 2, ou
1 movimento).
Os movimentos possveis de um elemento em relao ao outro podem ser de rotao (G) oude translao (T).
Um corpo livre no espao pode realizar 6 (seis) movimentos independentes entre si; assim,
dizemos que ele tem 6 (seis) graus de liberdade.
O nmero de graus de liberdade de um mecanismo espacial pode ser obtido pela equao:
N = 6 ( n 1 ) 5p1 4p2 3p3 2p4 1p5
Onde:
N = nmero de graus de liberdade do mecanismo;
n = nmero de elementos do mecanismo;
p1 = nmero de pares cinemticos de um movimento;
p2 = nmero de pares cinemticos de dois movimentos;
p3 = nmero de pares cinemticos de trs movimentos;
p4 = nmero de pares cinemticos de quatro movimentos;
p5 = nmero de pares cinemticos de cinco movimentos
Introduo Robtica
ESCOLA
Cadeia cinemtica
Simbologia utilizada para representao da cadeia cinemtica
Sistema eixo de rotao tipo piv
Sistema eixo de translao telescpica
Sistema eixo de translao transversal
Sistema eixo de rotao tipo dobradia
Sistema ferramenta
Sistema de ao separao do brao - punho
Exe
Iden
envo
a)10 SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
rccios
tifique quantos graus de liberdade possui a cadeia cinemtica e quais sistemas esto
lvidos.
Graus de liberdade = _____
Sistemas envolvidos:
Introduo Robtica
11ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
b)
Graus de liberdade = _____
Sistemas envolvidos:
c)
Graus de liberdade = _____
Sistemas envolvidos:
COMPONENTES DE UM ROB
Do ponto de vista macroscpico, um sistema robtico pode ser explodido em trs grandes
componentes:
Mecanismo
Acionamento
Sistema de controle
Introduo Robtica
12ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Mecanismo Acionamento Controle
O mecanismo, ou parte mecnica que apresenta liberdade de movimentos, se subdivide emtrs outras componentes:
brao;
punho;
rgo terminal (efetuador).
O brao determina o alcance do rgo terminal no espao euclidiano, enquanto o punho, sua
orientao.
O rgo terminal escolhido em funo da tarefa a ser realizada pelo rob e pode ser:
garra;
tocha de solda;
pistola de pintura.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Movimentao Soldagem
Pintura
O acionamento responsvel pela movimende acionar as juntas dos braos, do punho e v
acionamento tm a funo de transformar ener
combinao destas, em energia cintica para as junt
O acionamento tambm parte fsica do mec
dinmica do manipulador.13
Paletizao
tao fsica de cada junta do mecanismo, alm
rios tipos de efetuadores. Os dispositivos de
gia eltrica, hidrulica, pneumtica, ou uma
as do brao, do punho e para o rgo terminal.
anismo, uma vez que as massas interferem na
Introduo Robtica
14ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
O sistema de controle responsvel pela coordenao e controle do movimento do rgoTerminal, objeto principal de aplicao do rob. Sua forma mais simples consiste apenas em uma
srie de paradas mecnicas ajustveis ou chaves limitadoras.
Nas formas mais complexas, necessrio que o controle e a coordenao do movimento
sejam efetuados por computador, que dispe de uma memria programvel, permitindo pilotar o
rgo terminal ao longo de uma trajetria precisamente definida.
Possibilita ainda o sincronismo com outros robs e equipamentos perifricos (como por
exemplo, correia transportadora).
Visa maior eficincia e segurana na execuo de tarefas.
Caractersticas de robs Industriais
Velocidade de movimento
Depende muito da estrutura mecnica do rob, de seu sistema de acionamento e sistema de
controle e da carga controlada, podendo atingir valores de at 120/s para movimentos
rotacionais e at 3m/s para movimentos translacionais.
Introduo Robtica
15ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Capacidade de carga ou Payload
o peso mximo que um rob consegue manipular mantendo as suas especificaes.
Nos robs atuais esta capacidade de carga varia desde algumas gramas at aproximadamente
500 kg, dependendo do rob.
Preciso de movimento
A preciso de movimento definida em funo de trs caractersticas:
a. Resoluo espacial: o menor incremento de movimento em que o rob pode dividir seuvolume de trabalho. normalmente dependente da capacidade de
carga do rob, e varia desde alguns milmetros at alguns
centsimos de milmetro nos mais precisos.
b. Preciso: Refere-se capacidade de um rob de posicionar a extremidade de seu punhoem um ponto meta desejado dentro de seu volume de trabalho.
Introduo Robtica
ESCOLA SEN
c. Repetibilidade: a capacidade do rob de posicionar seu punho ou rgo terminalligado ao seu punho num ponto meta no espao previamente indicado.
CLASSIFICAO DOS ROBS
Um Rob Industrial um dispositivo eletromecnico projetado para realizar diferentes tarefas,
repetidamente, movendo peas, ferramentas e dispositivos especiais entre pontos diversos,
realizando traje rias de acordo com uma programao prvia, imitando os movimentos de um ser
humano.
Esta defin
Preciso boa e repetibilidade boa
Preciso ruim e repetibilidade boa
Preciso ruim e repetibilidade ruim
Preciso boa e repetibilidade ruim t16AI ALMIRANTE TAMANDAR
io envolve trs tipos de robs:
Introduo Robtica
17ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
rob fixo Tambm chamado de Brao Mecnico, montado sobre uma base aqual lhe serve de sustentao fsica e de referncia de movimentos. o
tipo mais comum de Rob e o mais usado em aplicaes industriais.
rob mvel Tambm chamado de Carro ou AGV (Automatically Guided Vehicle =Veculo Guiado Automaticamente), pois pode se locomover com certa
autonomia obedecendo a um controle.
rob humanide Tambm chamado de andride por seu aspecto humano: anda sobreduas pernas (o que permite subir e descer escadas), possui dois braos
(o que permite manipular objetos da mesma maneira que o ser humano)
e tem dois sistemas de captao de imagem na parte frontal da cabea
(o que lhe d viso estreo e o mesmo ponto de vista de um ser
humano). Por estas caractersticas pode substituir um ser humano sem
necessidade de adaptao do ambiente.
Classificao dos Robs
rob de 1 gerao rob que no se comunica com outros robs;
rob de 2 gerao rob que se comunica com outros robs;
rob de 3 gerao utiliza inteligncia artificial, software que permite a tomada dedeciso (sistema especialista / lgica fuzzy).
Classificao do rob industrial (conforme JIRA Associao Japonesa de Robs Industriais)
a) quanto informao de entrada e aprendizagem:
Rob Seqencial Cada passo do movimento solicitado de uma seqnciapreestabelecida. Divide-se em :
- rob de seqncia fixa;
- rob de seqncia programvel.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI A
Rob Play Back Repete a seqncia programada de movimentos, dirigindofisicamente, ou por meio de um Teach in Box, a ponta do rob.
Rob NC Programao feita com entrada de forma numrica.
Rob inteligente O sistema robtico j dispe de sensores externos (como viso,tato, etc.).
b) quanto aos tipos de coordenadas de movimento do brao manipulador, controlado
manualmente pelo homem:
rob de coordenadas cartesianas;
rob de c ordenadas cilndricas;o18LMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
19ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
rob de coordenadas esfricas;
rob articulado;
Introduo Robtica
20ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Outros (Inclusive o SCARA)
SCARA : Selective Compliance Assembly Robot Arm
(brao de rob de montagem com compilncia seletiva)
c) quanto ao tipo de articulao utilizada na sua construo:
As articulaes de um rob so formadas por uma srie de vnculos e juntas a serem
estudadas a seguir.
TIPOS DE JUNTAS
Neste captulo estudaremos o brao mecnico do rob, seus tipos de juntas e graus de
liberdade, seus tipos de articulaes, sua rea de trabalho (work envelope), e suas formas de
acionamento.
Todo rob possui uma base fixa e o primeiro vnculo est preso a esta base. A mobilidade dos
robs depende se o brao do rob executa movimentos no espao, transferindo objetos e
ferramentas de um ponto para outro, instrudo pelo controlador e informado sobre o ambiente por
sensores. Na extremidade do brao existe um atuador usado pelo rob na execuo de suas tarefas.
Todo brao de rob composto de uma srie de vnculos e juntas.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI
Junta e vnculos em um brao de rob
Tipos de juntas
Os braos de robs podem ser formados por trs tipos de juntas:
juntas deslizantes;
juntas de rotao;
juntas de encaixe esfrico.
A maioria dos braos dos robs so formadas pelas juntas deslizantes e de revoluo, embora
alguns incluam o de bola e encaixe. A seguir ser descrito cada um destes tipos de juntas.
Juntas deslizantes
Este tipo de junta permite o movimento linear entre dois vnculos. composto de dois vnculos
alinhados um dentro do outro, onde um vnculo interno escorrega pelo externo, dando origem ao
movimento linear.21ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
22ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Juntas de rotao
Esta conexo permite movimentos de rotao entre dois vnculos. Os dois vnculos so unidos
por uma dobradia comum, com uma parte podendo se mover num movimento cadenciado em
relao outra parte. As juntas de rotao so utilizadas em muitas ferramentas e dispositivos, tal
como tesouras, limpadores de pra-brisa e quebra-nozes. Podem ser do tipo dobradia ou eixo
rotativo.
Tipo dobradia Tipo eixo rotativo
Junta de encaixe esfrico
Estas juntas so usadas em um pequeno nmero de robs, devido dificuldade de ativao.
De qualquer maneira, para se ter a performance de uma junta de encaixe esfrico, muitos robs
incluem trs juntas rotacionais separadas, cujos eixos de movimentao se cruzam em um ponto.
As figuras, a seguir, apresentam a estrutura de uma junta de encaixe esfrico e seu
equivalente formada por trs juntas rotacionais.
Introduo Robtica
E
A Figura a exemplifica a estrutura de uma junta de encaixe esfrico.
A Figura b ilustra o seu equivalente constitudo de trs juntas de revoluo em um nico eixo.
Juntas esfricas existem no corpo humano, entre o ombro e antebrao, entre o fmur e a bacia
e entre a bacia e as costas.
Classificao dos robs pelo tipo de articulao
usual classificar os robs de acordo com o tipo de junta, ou mais exatamente, pelas 3 juntas
mais prximas da base do rob. Esta diviso em classes fornece informaes sobre caractersticas
dos robs em vrias categorias importantes:
espao de trabalho;
grau de rigidez;
extenso de controle sobre o curso do movimento;
aplicaes adequadas ou inadequadas para cada tipo de rob.23SCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
24ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Os robs podem ser classificados pelo tipo de juntas em cinco grupos:
cartesiano;
cilndrico;
esfrico;
com articulao horizontal;
articulao vertical.
O cdigo usado para estas classificaes consiste em trs letras, referindo-se ao tipo de junta
(R = revoluo, P = deslizante - do ingls prismatic) na ordem em que ocorrem, comeando de junta
mais prxima base.
Rob Cartesiano
O brao destes robs tm trs articulaes deslizantes sendo codificado como PPP.
Os robs cartesianos caracterizam pela pequena rea de trabalho, mas com um elevado grau
de rigidez mecnica e so capazes de grande exatido na localizao do atuador. Seu controle
simples devido ao movimento linear dos vnculos e devido ao momento de inrcia da carga ser fixo
por toda a rea de atuao.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI
Robs Cilndricos
Os braos destes robs consistem de uma junta de revoluo e duas juntas deslizantes, sendo
codificada como RPP.
A rea de trabalho destes robs so maiores que os robs cartesianos, mas a rigidez
mecnica ligeiramente inferior. O controle um pouco mais complicado que o modelo cartesiano,
devido a vrios momentos de inrcia para diferentes pontos na rea de trabalho e pela rotao da
junta da base.
25ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
26ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Robs Esfricos
Estes robs possui duas juntas de revoluo e uma deslizante, sendo codificado como RRP.
Estes robs tem uma rea de trabalho maior que os modelos cilndricos, mas perde na rigidez
mecnica. Seu controle ainda mais complicado devido os movimentos de rotao.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI
Robs com Articulao Horizontal
Caracterizam-se por possuir duas juntas de revoluo e uma deslizante, sendo codificados
RRP.
A rea de atuao deste tipo de rob menor que no modelo esfrico, sendo apropriados para
operaes de montagem, devido ao movimento linear vertical do terceiro eixo.
Exemplo
Rob Scara.
27ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI
Robs com Articulao Vertical
Estes robs caracterizam-se por possuir trs juntas de revoluo, sendo codificados por RRR.
Sua rea de atuao maior que qualquer tipo de rob, tendo uma baixa rigidez mecnica.
Seu controle complicado e difcil, devido as trs juntas de revoluo e devido variaes no
momento de carga e momento de inrcia.
Volume de tra alho
o espao de
Em hiptese algum
funcionamento, evita
Envelope de Trabalhb28ALMIRANTE TAMANDAR
ntro do qual o rob pode manipular a extremidade de seu punho (o efetuador).
a poder haver funcionrios nesta regio enquanto o rob estiver em
ndo-se desta maneira acidentes. Alguns autores e fabricantes usam a expresso
o para esta caracterstica.
Introduo Robtica
29ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
A figura a seguir apresenta alguns exemplos:
Polar ou esfrico Cilndrico Cartesiano
Os catlogos de fabricantes de robs normalmente ilustram os volumes de trabalho por
diagramas, tais como, os mostrados abaixo, que so as vistas laterais e superior da faixa de
movimentos possveis do rob.
Comparao da rea de trabalho dos robs
Efetuando-se uma anlise comparativa matemtica elementar, para o clculo da capacidade
dos robs, temos:
Os robs cartesianos alcanam qualquer ponto de um cubo de lado L.
V = L * L * L
Introduo Robtica
30ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Os robs cilndricos alcanam qualquer ponto em um cilindro de altura L e raio 2L, exceto os
pontos do cilindro interno de raio L e altura L.
V = 9,42 * L * L * L
Os robs esfricos alcanam qualquer ponto de uma esfera de raio 2L, exceto a esfera interna
de raio L.
V = 29,32 * L * L * L
Os robs de articulao horizontal alcanam qualquer ponto de um cilindro de raio 2L e altura
L.
V = 12,56 * L * L * L
Os robs de articulao vertical alcanam qualquer ponto de uma esfera de raio 2L.
V = 33,51 * L * L * L
Dessa forma, os robs possuem um aumento progressivo na sua rea de atuao, indo do
cartesiano at o de articulao vertical. Ento, a razo entre a rea relativa aos casos extremos :
Vav / Vc = 33,51
Isto significa que a rea de trabalho de um rob com articulao vertical com 2 vnculos de
tamanho L 33,51 vezes maior que a rea de trabalho do rob cartesiano com 3 vnculos de
tamanho L.
Volume (envelope) de trabalho terico de um rob
Nas figuras abaixo, podemos observar os volumes que podem ser alcanados pelos diferentes
tipos de robs abordados.
A coluna da esquerda esquematiza o movimento das trs juntas mais prximas base, a
coluna central mostra a vista lateral e a coluna da direita esquematiza o volume de trabalho de cada
tipo de rob.
Introduo Robtica
31ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Movimento de trs juntas Face de viso Perfil
a) Cartesiano
b) Cilndrico
c) Esfrico
Introduo Robtica
32ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Movimento de trs juntas Face de viso Perfil
d) Articulao horizontal
e) Articulao vertical
AUTOMAO INDUSTRIAL
A automao e a robtica so duas tecnologias intimamente relacionadas.
Pode-se definir a automao como uma tecnologia que utiliza sistemas mecnicos, eltricos e
computacionais na operao e no controle da produo.
A robtica j foi definida como a tecnologia que utiliza sistemas mecnicos que, controlados
por circuito eletrnicos mediante programao, executam tarefas que imitam movimentos humanos.
Introduo Robtica
33ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Um sistema de automao pode ter robs trabalhando sozinhos ou junto a seres humanos,
como tambm pode ser um processo automtico, em que no existem robs.
Classes de automao industrial
Fixa ou automatizao dura:
Volume de produo muito elevado com pequena variedade, onde mquinas funcionam
sem a interveno humana.
Por exemplo: Um processo mecnico com broca automatizado:
Programvel:
Similar a fixa, porm, o processo pode ser reprogramvel para executar a mesma tarefa de
outra maneira. Tem como caracterstica o baixo volume de produo e uma grande
variedade de produtos a serem fabricados. Exemplo: Um CNC que movimenta a mquina.
Flexvel:
Semelhante a programvel, porque ambas constituem-se de mquinas que so automticas
e reprogramveis. A diferena que a automao flexvel pode executar diferentes tipos de
tarefas com diferentes tipos de aplicao.
Introduo Robtica
34ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
COMO USAR DE MANEIRA CORRETA OS ROBS INDUSTRIAIS
O aumento do nmero de robs industriais devidamente utilizados nas industrias trouxe
evidente melhoria no processo produtivo tornando-nos mais competitivos nos mercados nacional e
internacional. O ganho de qualidade nos produtos e a reduo do tempo de fabricao foram os
responsveis diretos deste salto competitivo.
Entretanto, toda a inovao tecnolgica vem acompanhada da necessidade de mo- de obra
especializada e devidamente preparada para o convvio dirio com esta tecnologia. Profissionais
atuando conscientemente e adotando medidas consistentes de segurana.
Afinal, por serem mquinas dotadas de grande mobilidade, flexibilidade e velocidade,
devemos atentar cuidadosamente para os procedimentos relacionados segurana das pessoas
que trabalharo diretamente e tambm com as que eventualmente estaro nas proximidades do
equipamento.
Observando mais atentamente o trabalho e os movimentos destes robs industriais, pode-se
imaginar conseqncias desastrosas que aconteceriam caso um operador descuidado venha a se
aproximar e chocar-se com eles.
Introduo Robtica
35ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Na verdade robs industriais so mquinas que devem estar em constante observao. Dentre
as mquinas at ento criadas pelo ser humano, talvez seja a que mais necessite de gerenciamento
de segurana e de controle.
Enquanto trabalhamos com algum medo nos manuseios, ainda nos preocupamos com a
segurana, mas quando nos familiarizamos com a mquina, passamos a cometer imprudncias.
Alm disso, robs industriais so mquinas extremamente caras, e por isso o operador no gosta de
parar a mquina e aproveita-la de forma ininterrupta. So essas desatenes que levam o ser
humano a tomar atitudes que comprometem a segurana. Quando por exemplo, uma pea
derrubada por um rob, o operador tenta afasta-la sem parar a mquina. Um procedimento de risco
como esse pode passar at sem problemas na primeira ocorrncia , mas certamente provocar um
acidente aps algumas tentativas.
A garantia de uma operao segura de um rob industrial depende do quo bem ele
utilizado. O elemento principal para a operao segura o prprio usurio. Assim, voc usurio,como pea principal, dever saber claramente os procedimentos de uma operao correta dos robs
e conduzir o trabalho obedecendo rigorosamente esses procedimentos. Alm disso, muito
importante que sejam informados ao fabricante dos robs os requisitos reais do ambiente de trabalho.
A maioria dos problemas de segurana pode ser tecnicamente resolvido pelo fabricante, onde
existem especialistas aptos a oferecer novas solues.
Para isso, importante, antes de tudo, entender o funcionamento dos robs industriais. Sem
dvida, eles so mquinas bastante complexas. Entretanto, os pontos que devem ser observados
sob os olhos da segurana no so to complexos assim.
O rob industrial uma mquina til, que possui caractersticas bastante singulares
comparativamente s mquinas convencionais. Este fato implica aspectos importantes no tocante
segurana.
PONTOS A SEREM CONSIDERADOS NA ESCOLHA DE UM ROB INDUSTRIAL
sendo mais potente, ser capaz de manipular objetos mais pesados (alta capacidade decarga);
Introduo Robtica
ESCOLA
sendo mais veloz, poder concluir os processos mais rapidamente (alta produtividade);
quanto maior grau de liberdade tiver, maior variedade de servios ser capaz de executar(alta flexibilidade);
quanto maior o rob, maior ser a rea de trabalho, oferecendo um grau de riscoproporcionalmente maior.
quanto maior a potncia do rob e sua capacidade de operao, maiores sero os riscos deacidentes.36 SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Risco de coliso
Introduo Robtica
E
INTENSIDADE DE CHOQUE
Qual a intensidade do choque que um operador sofre numa coliso com um manipulador?
Como isso no pode ser verificado na prtica, foram realizados testes com corpos de prova
semelhantes aos empregados em ensaios de acidentes automobilsticos. Ao submeter o corpo de
prova a um choque em alta velocidade contra o manipulador de um rob tipo hidrulico de grande
porte, detectou-se uma acelerao de choque de 200G. No caso de um rob tipo eltrico de porte
mdio, foram atingidos valores elevados, como 90G. Se o ser humano for submetido a uma
acelerao de 100G, mesmo que instantaneamente, poder ser fatal, conclui-se, ento, o quo
potente e perigoso o manipulador de um rob.37SCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Testes realizados com corpos de prova:
robs de grande porte desenvolvem uma acelerao de choque de 200G; robs de porte mdio, desenvolvem uma acelerao de choque de 90G; ser humano corre risco de morte com 100G.
Introduo Robtica
38ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
PADRO DE ACIDENTES
freqente a ocorrncia de acidentes no uso de mquinas automticas e de sistemas
automticos de produo industrial. Esses acidentes podem ser, de maneira geral, classificados de
acordo com seis exemplos seguintes:
1. O operador opera incorretamente a mquina e sofre o acidente.
Exemplo: manuseio incorreto.
Uma pessoa que estava treinando, querendo aproveitar as 3 horas do intervalo de
descanso para estudos prticos junto ao rob, penetra na rea de ao do rob de solda.
Quando o operador responsvel retorna ao local, aciona o boto de operao sem perceber
a presena dessa pessoa na rea de ao, prensando o treinando.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI
2. Na ocorrncia de um problema durante a operao da mquina automtica, o operador
tenta inadvertidamente fazer o reparo, introduzindo a mo ou entrando na rea de risco,
vindo a colidir com a parte mvel e sofrendo o acidente.
Exemplo: aproximao sem interrupo do sistema.
Um rob, para descarte de item defeituoso que surge em uma correia transportadora, deixa
cair uma pea. Percebendo isso, o operador tenta retirar a pea entrando na rea de ao
sem antes paralisar o rob. O operador acaba prensado entre a correia transportadora e o
manipulador.39ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
40ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
3. O operador, sem perceber que a mquina automtica estava em operao, entra na linha
de produo automtica sem nenhuma proteo. atacado por um movimento de uma
direo no perceptiva, sofrendo um acidente.
Exemplo: paralisao incorreta da mquina.
Para inspecionar o processo de MC (Machining center, centro maquinrio), o operador
paralisa a linha automtica de produo no modo bloqueio. Depois de constatar que todas
as mquinas no seu campo de viso esto paradas, o operador entra na rea de produo
quando atingido por um rob de carregamento areo.
H uma diferena importante entre a parada tipo bloqueio e a parada de emergncia. A
parada de emergncia comandada pelo operador e causa uma paralisao imediata de
todo o processo. Por sua vez, o comando de parada tipo bloqueio executa a parada das
mquinas envolvidas num tempo apropriado para cada uma delas. Por exemplo, um torno
de controle numrico somente ir parar depois de concluir o processo de torneamento. Um
Introduo Robtica
ESC
rob transportador somente pra depois de colocar a pea acabada sobre a correia
transportadora. Se o operador desconhece o comportamento da parada tipo bloqueio corre
grandes riscos de sofrer acidentes.
Um torno de controle numrico, por exemplo, somente ir parar depois de concluir o
processo de torneamento. Um rob transportador somente pra depois de colocar a pea
acabada sobre a correia transportadora. Se o operador desconhece o comportamento da
parada tipo bloqueio, h grandes riscos de sofrer acidentes.41OLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
ESCOLA SENA
4. Durante uma parada momentnea da mquina automtica (em espera), o operador detecta
um problema e resolve repar-lo, achando que a mquina est em repouso; quando
atingido por uma parte mvel, sofre o acidente.
Exemplo: ignorando a condio segura de paralisao.
Devido a uma falha no processo, o operador percebe que todas as mquinas ficaram
paralisadas e sobe na correia transportadora para remover a pea defeituosa com as duas
mos. Quando a pea removida, a chave de limite de carga (limit switch) do rob,
acoplada correia transportadora, acionada e o operador fica comprimido pelas costas,
entre o brao do rob e a correia transportadora.42I ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
ESCOLA
5. Falha no controlador, causada por um defeito eltrico ou interferncia eletromagntica
externa, provoca um movimento acidental da mquina num momento indesejado.
Exemplo 1: defeito eltrico no controlador.
Por um defeito no controlador, a mquina automtica sai repentinamente do estado de
repouso e, devido a um movimento descontrolado e na impossibilidade de ser paralisada,
acaba causando acidente.43SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
44ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Exemplo 2: influncia eletromagntica externa.
Enquanto o operador executava um processo de instruo de um rob em baixa velocidade,
utilizando um teaching box (painel de instruo), um rudo eletromagntico gerado por
fascas de solda interfere no controlador, fazendo o manipulador trabalhar em alta
velocidade, provocando acidente.
Introduo Robtica
45ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
6. Devido a um defeito no dispositivo de segurana, a mquina automtica no paralisada e
acaba ocasionando um acidente.
Exemplo: defeito no dispositivo de segurana.
Durante a limpeza diria, o operador abre a porta e entra na rea cercada do rob. Devido a
uma falha na chave de segurana, o rob no paralisado e causa o acidente.
Mesmo circundando a rea de ao do rob com uma cerca de segurana, deve-se
confirmar a paralisao do rob, antes da aproximao do operador. Para isso, geralmente
se instala uma chave de segurana ligada a abertura da porta num modo interlock, de modo
que o rob sempre seja paralisado assim que a porta for aberta,. A implementao deve ser
de tal modo que a paralisao do rob seja garantida mesmo em casos de falha na chave
de segurana, assim como, no uso de fitas adesivas para desativao da chave.
Diante dos exemplos de acidentes apresentados, ocorridos com robs ou mquinas
automticas, podemos constatar que, na maioria das vezes, um acidente ocasionado pela coliso
imprevista das partes mveis de um rob contra as vtimas. Para as mquinas automticas em geral,
os acidentes mais freqentes so os causados por no haver condies seguras de paralisao do
equipamento. No caso especfico dos robs industriais, os acidentes mais freqentes so originados
pela entrada inadvertida do operador na rea de ao do rob.
Introduo Robtica
ESCOLA SE
Podemos afirmar, portanto, que os acidentes imprevistos com robs industriais decorrem do
seguinte fato:
Durante a paralisao dos robs industriais, operadores penetram na rea de ao dos robs
e sofrem acidentes provocados pelo movimento do brao, ocasionados por alguma razo
imprevista.
REA DE AO OU AREA DE TRABALHO
Denom a-se rea de ao a regio de cobertura de todos os movimentos do manipulador.
Trata-se de t
operao. De
pequena da
ocorrncia de
considerada c
a rea de a
regio de abrain46NAI ALMIRANTE TAMANDAR
odo o espao que oferece risco de coliso entre o operador e o manipulador em
modo geral a rea de operao do manipulador pode se restringir apenas a uma
rea de ao dependendo do programa, mas, considerando-se a possibilidade de
movimentos errneos devido a rudos e falhas, toda a rea de ao deve ser
omo rea de risco. A norma de segurana para robs industriais (JIS B8433) especifica
o como sendo a rea de alcance mximo, de forma a garantir a proteo em toda sua
ngncia.
Introduo Robtica
47ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Tambm o National Bureau of Standards, rgo responsvel por normas, define 3 nveis de
segurana em sistemas robticos ralacionados com a rea de ao:
Nvel 1. Deteco de penetrao no permetro de segurana.
Nvel 2. Deteco de intruso dentro da clula de trabalho.
Nvel 3. Deteco de intruso dentro do volume de trabalho do rob.
Os sistemas do primeiro nvel so utilizados para acusar que o permetro de segurana da
clula de trabalho foi violado sem considerar a localizao do indivduo.
Os sistemas do segundo nvel so projetados para detectar a presena de indivduos entre a
clula de trabalho e o limite do volume de trabalho do rob. A exata definio desta regio depender
do layout da clula e da estratgia utilizada para garantir a segurana do indivduo.
Os sistemas do terceiro nvel detectam a presena do indivduo dentro do volume de trabalho
do rob. Estes sistemas de sensores tm a finalidade de detectar a presena do trabalhador que
possa estar muito prximo ao rob durante a sua operao (Ex. Os processos de programao do
rob). Esse sistema do terceiro nvel necessita ter a capacidade de detectar uma iminente colisoentre o rob e o trabalhador e executar uma estratgia para evitar a coliso.
H dois modos comuns de implementar estes sistemas de segurana. Um a utilizao de
sensores de presso utilizados no piso e o outro a utilizao de sensores de presena fotoeltricos.
Sensores de presso no piso, so utilizados para detectar a presena de indivduos nos nveis 1
ou 2. Os sensores pticos so mais apropriados para os sistemas de nvel 1.
Para o nvel 3, sensores de proximidade podem ser instalados no brao do rob. A figura
abaixo ilustra estes trs nveis de sensores.
Introduo Robtica
ESCO
Nvel 1:Permetro de penetrao.
Nvel 2:Deteco de intruso na clula de trabalho.
Nvel 3:Deteco de intruso dentro do volume de trabalho do rob.
PROJETOS DE SISTEMAS DE SEGURANA
Os exemplos anteriores evidenciaram-nos uma srie de possveis acidentes, e que devemos
observar todos os quesitos relacionados segurana sempre que o trabalho com robs ouequipamentos automticos fizerem-se necessrios.
Devemos dispensar toda ateno possvel ao interagirmos com estes equipamentos, e os
mesmos cuidados devero ser observados pelos projetistas no desenvolvimento e implantao de
sistemas robotizados.
Um pequeno erro humano pode acabar num grave acidente causado pelo rob. Entretanto,
no sendo possvel eliminar totalmente as falhas humanas, torna-se necessrio e importante
incorporar dispositivos de segurana no controlador para que o rob seja paralisado quando for
detectada a entrada do operador na rea de ao.
Para sua implementao, utilizam-se dispositivos de segurana junto s portas como sensores
pticos, esteiras de segurana e os sensores pticos do tipo scanner.
Entretanto, se o prprio dispositivo de segurana vier a falhar, a presena humana no poder
ser detectada o que incorrer num acidente. Uma vez que mesmo os dispositivos de segurana so
suscept eis a falha, importante projetar o sistema de tal forma que o rob seja paralisado mesmo
na falha
Safe) v48LA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
de um dos dispositivos de segurana. Um sistema de segurana prova de falhas (Fail
primordial para a segurana no trabalho.
Introduo Robtica
E
Exemplo de clula Fail Safe:
Detalhamento de uma clula de trabalho robotizada (ANSI/RIA R15.06-1999)
Sensorptico
Scan
Tapete desegurana
Sensorptico
Scanner49SCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
50ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
A norma de segurana ISO 10218 de Janeiro de 1992 prev que se o trabalho for executado
dentro de uma clula, prxima a rea de trabalho de um rob deve-se observar:
o rob deve estar no modo de operao manual;
a velocidade mxima deve estar ajustada a 250 mm/s;
o programador deve levar consigo a unidade de programao, para evitar que outraspessoas assumam o controle do rob.
Alm dos riscos de coliso, por ser um equipamento com alimentao eltrica, tambm oferece
riscos de choques eltricos associados com as partes energizadas, tais como:
nas partes do painel de comando;
nas partes dos motores do rob;
nas conexes das ferramentas que por ventura possuam alimentao de alta tenso comopina de solda, tocha para solda a arco.
Para minimizar os riscos de acidentes de coliso em clulas com rob, padro o
procedimento de montar uma cadeia de segurana para trabalho na clula, baseando-se nos pontos
descritos a seguir:
rea de ao ou rea de trabalho:
Conforme definio anterior a rea de atuao do manipulador, onde o rob pode se
movimentar, devendo seu acesso permanecer restrito, para evitar riscos de coliso. Esta
rea deve ser cercada com grades de proteo ou protegida atravs de fotoclulas.
Operadores e equipe de manuteno devem permanecer na rea somente quando so
executados reparos na clula, devendo para isso acionar a parada de emergncia, ou ligar
o rob em modo manual.
Introduo Robtica
51ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Travas de segurana (fotoclulas ou grades de proteo):
So dispositivos que quando atuados, bloqueiam o movimento do rob, acionando
comando de emergncia. Como padro existe uma porta de entrada na clula, que possui
uma chave fim de curso que quando a porta aberta, aciona o comando de emergncia.
Botes de emergncia:
So botes de comando dos operadores, que bloqueiam imediatamente o rob caso sejam
acionados. Existem nos painis de comando da clula, no painel de comando do rob, na
unidade de programao e em alguns casos em pontos estratgicos da clula.
Botes de stop e dead man switch na unidade de programao:
Esses botes param o rob e so utilizados somente durante a programao do mesmo.
Modo de operao manual ou modo de teste, com velocidade reduzida:
Quando rob esta sendo programado, ele roda no modo manual, obedecendo aos
comandos da unidade de programao. Para o trabalho com segurana no teste inicial,
a velocidade de rob dever ser reduzida. As seguintes funcionalidades tambm so
imprescindveis:
1. Os botes e as alavancas de comando somente devem permitir a operao do
manipulador em baixa velocidade.
2. A velocidade mxima no modo de operao manual no deve ser superior a uma
velocidade segura de operao.
3. Para cada uma das articulaes (eixos), deve existir um boto correspondente de
comando (por exemplo, um nico boto de comando no deve permitir o controle de
dois motores).
Estas funes devem ser incorporadas ao controlador, de maneira a garantir o total
controle de operao por parte do operador no modo manual. Isto no significa que o
sistema estar imune aos riscos decorrentes das falhas no controlador, assim como dos
Introduo Robtica
52ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
erros cometidos pelo operador. No modo manual, imprescindvel o trabalho emduplas, ficando sempre uma pessoa para a monitorao.
CHECK LIST DE SEGURANA E NORMAS DE OPERAO
Uma vez que existe uma infinidade de diferenas no uso de robs, importante elaborar
normas (padres, procedimentos) relativas s operaes seguras para cada ambiente de trabalho. O
check list de segurana, quando da introduo do rob, igualmente importante. O contedo das
normas dever ser cuidadosamente discutido entre o grupo de operadores e dos supervisores de
segurana.
Os procedimentos padres, incorporados nas normas de operaes, devero incluir tens de
confirmao de segurana. E antes de dar por encerrado o levantamento das regras de operao,
Introduo Robtica
53ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
fundamental que esteja claramente registrado no manual de normas de operao os seguintes
pontos:
Caso venha a ocorrer uma situao no prevista no manual de regulamento de operao, ou
que fora esquecido apesar de registrado, a operao dever ser interrompida at que se confirme a
condio de segurana, seguindo as orientaes do supervisor de segurana.
As normas de operao com segurana controlada devero conter os procedimentos corretos
de segurana, deforma a prestar auxlio ao operador principalmente quando este tiver uma dvida.
Embora saibamos da limitao dos sistemas de segurana na eliminao de todas as
possveis falhas a que esto sujeitos os sistemas automticos e ou robotizados de produo,
devemos sempre concentrar esforos para que nosso trabalho transcorra de forma agradvel e sem
acidentes.
Introduo Robtica
54ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Exemplo de check list para operao e manuteno de clulas robotizadas Sim No
1 Consultou uma norma de segurana do padro ISO 10.218 / ANSI/RIA R15.06-1999?
2 Aplicou a norma ao projeto desenvolvido?
3 Estipulou no projeto os diferentes nveis de acesso para operao da clula?
4 Programou o treinamento dos colaboradores para desenvolvimento dascompetncias necessrias?
5 Respeitou as normas de segurana?
6 Somente trabalhar na rea de operao do rob junto a um companheiro deequipe. Voc est acompanhado?
7 O rob encontra-se em modo de operao manual?
8 O rob esta totalmente parado?
9 Verificou a existncia de outros equipamentos atuando em modo automtico naclula? 10. Travou mecanicamente os componentes perigosos?
10 Sinalizou o local em manuteno, para evitar que algum coloque o rob ou aclula em movimento?
11 Desligou a energia (eltrica, pneumtica, hidrulica, etc) que possa provocarmovimentos imprevisveis?
12 Certificou-se que o rob est paralisado pelos sistemas de segurana e noapenas parado por motivo de defeito de processo?
13 Conhece todo o processo de operao da clula robotizada?
APLICAES DOS ROBS NA INDSTRIA
A maioria das atividades relacionada a robs industriais, em processos de produo, envolve
operaes de movimentao, produo e controle de qualidade.
A seguir so apresentadas algumas destas atividades.
Movimentao
movimentao de peas entre posies definidas;
transporte de peas entre esteira transportadora e mquinas operatrizes;
Introduo Robtica
55ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
carregamento e descarregamento de peas em mquinas operatrizes;
carregamento e descarregamento de peas em magazines;
paletizao.
Produo
soldagem por resistncia eltrica (pontos) ou a arco (contnua);
fixao de circuitos integrados em placas;
pintura e envernizamento de superfcies;
montagem de peas;
acabamento superficial;
limpeza atravs de jato d'gua e abrasivos;
corte atravs de processos por plasma, laser, oxicorte ou jato d'gua;
fixao de partes com parafusos, deposio de cola, rebites;
empacotamento.
Controle de qualidade
inspeo por viso;
verificao dimensional de peas atravs de sensores;
verificao dimensional de peas atravs de feixe de laser (perceptron).
Introduo Robtica
56ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Aplicaes industriais e caractersticas
Abastecimento de prensas
Caractersticas da tarefa:
perigo (peas e partes em movimento contnuo);
manipulao de cargas pesadas;
barulho elevado;
atividade montona.
Manipulao de Moldes
Caractersticas da tarefa:
operao com mquinas injetoras;
Introduo Robtica
57ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
perigo (temperaturas elevadas).
Abastecimento de Mquinas Ferramenta
Caractersticas da tarefa:
operao de mquinas operatrizes;
otimizao do tempo;
necessidade de sincronismo (mquina e rob).
Introduo Robtica
58ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Solda Ponto
Caractersticas da tarefa:
dificuldade de solda (qualidade);
atividade montona;
alta preciso (o eletrodo deve ficar perpendicular s peas);
perigo (fascas);
barulho elevado.
Introduo Robtica
ESC
Solda Eltrica
Caractersticas da tarefa:
dificuldade da solda (qualidade);
atividade montona;
alta preciso (movimento em velocidade constante ao longo do contorno da pea);
perigo (temperatura e fascas);
barulho elevado.59OLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI
Pintura Spray
Caracterstica
perigo (ar
preciso (60ALMIRANTE TAMANDAR
s da tarefa:
poludo com tinta);
qualidade e uniformidade da pintura).
Introduo Robtica
ESCOLA S
Montagem
Caractersticas da tarefa:
aplicao complexa para os robs, pois exige grande flexibilidade;
troca automtica do atuador final, para lidar com peas de tamanhos e formas variadas;
deteco de impacto e controle de fora;
utilizado na manipulao de elementos delicados;
A integrao humana necessria.61ENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
62ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Acabamento
Caractersticas da tarefa:
lixar, polir e retificar superfcies;
rebarbar moldes e peas;
necessidade de movimentos constantes para o acabamento ser homogneo;
atividade montona;
perigo (poeira).
Em determinadas aplicaes, a trajetria percorrida pelo rob durante a atividade deve ser
analisada e levada em considerao.
Nas atividades de montagem, solda ponto e abastecimento de prensas, a trajetria no
influencia no resultado final. J nas atividades de pintura e solda eltrica, a trajetria para a
realizao da atividade importante, pois no podemos pintar um carro, por exemplo, em zig-zag ou
soldar duas peas de forma aleatria.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Exemplos de aplicao
Pintura
Solda
Movimentao (pick and place)
Paletizao
Embalagem63
Introduo Robtica
64ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
EFETUADORES
Um rgo terminal ou um efetuador um dispositivo que fixado no punho do brao de um
rob de uso geral que lhe permite realizar uma tarefa especfica. s vezes chamado de mo do
rob.
A maioria das mquinas de produo exige dispositivos e ferramentas especificamente
desenhados para uma determinada operao e o rob no exceo regra.
A empresa que instala o rob poder realizar ela mesma os servios de engenharia ou
contratar os servios de uma empresa especializada.
Existe uma ampla variedade de rgo terminais necessrios para a realizao de vrias
tarefas, e podem ser divididos em duas categorias principais:
garras;
ferramentas.
Garras
As garras so efetuadores destinados a pegar e segurar objetos para seu deslocamento dentro
do espao de trabalho do manipulador.
Podem ser pequenos e frgeis, como o caso de componentes eletrnicos que so montados
numa placa pelo rob, ou pesados e robustos, como carros que so colocados de uma parte para
outra de uma linha de produo.
O acionamento pode ser eltrico, pneumtico ou hidrulico (para grandes esforos).
Introduo Robtica
65ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Garra de 3 membros
similar a garra de dois membros, mas permite maior segurana ao manipular os objetos, que
podem ser esfricos ou triangulares.
A figura abaixo apresenta uma garra de trs membros, cujos dedos so retrteis, constitudos
por vrias conexes.
Introduo Robtica
66ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Garra para objetos cilndricos
Possui dois dedos com depresses circulares capazes de agarrar objetos cilndricos de
diversos tamanhos.
Uma desvantagem evidente desta garra a sua limitao de abertura, que impossibilita a
manipulao de objetos maiores que a sua abertura total.
A figura a seguir ilustra uma garra para objetos cilndricos de at 3 dimetros diferentes.
Garra para objetos frgeis
Para manipularmos um objeto frgil, sem danific-lo, os dedos da garra devem exercer um
grau de fora controlado que no se concentrasse em apenas um ponto do objeto.
Muitas garras tm sido projetadas com esta finalidade, das quais uma ilustrada a seguir, na
qual temos dois dedos flexveis que se curvam para dentro quando inflados pelo ar, que aplicado de
forma controlada, cuja expresso determina a fora com que o objeto agarrado.
Introduo Robtica
67ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Garra de juntas
Essas garras so desenvolvidas para manipularem objetos de vrios tamanhos e de
superfcies irregulares. As conexes so movidas atravs de paredes de cabos. Um cabo flexiona a
junta e a outra a estende.
Para pegar um objeto, as juntas dos dedos envolvem este objeto e seguram firmemente.
Quanto menor o tamanho das juntas dos dedos, maior a firmeza e a capacidade de manipular
objetos irregulares.
Introduo Robtica
68ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Garras a vcuo ou ventosas
So rgos terminais empregados para apanhar peas delicadas, como no caso de peas
injetadas em termoplsticos (injetoras). So ligadas a uma bomba de vcuo atravs de uma
eletrovlvula. Quando a eletrovlvula acionada, o ar puxado pela bomba, criando um vazio na
ventosa que adere a pea. necessrio que as peas a serem manuseadas estejam limpas, lisas e
planas, condies necessrias para formar um vcuo perfeito entre o objeto e as ventosas.
Garras magnticas
So similares em seu formato s garras a vcuo e so um meio razovel para manipular
materiais ferromagnticos. Assim como, no caso das garras a vcuo, as peas a serem transportadas
pelas garras magnticas devem apresentar pelo menos uma superfcie limpa.
Algumas vantagens no uso de garras magnticas so:
tempo de pega muito rpido;
variaes razoveis nos tamanhos das peas so toleradas;
no necessita de um projeto especfico para cada tipo de pea;
permite manusear peas metlicas com furos.
Introduo Robtica
ESC
A grande desvantagem est no fato de somente manusear peas de material ferromagntico.
Ferramentas
Em muitas aplicaes, o rob utilizado para manipular uma ferramenta, ao invs de uma
pea.
O rob deve movimentar a ferramenta sobre o objeto a ser trabalhado.
O uso de uma garra permite que as ferramentas sejam trocadas durante o ciclo de trabalho,
facilitando o manuseio de vrias ferramentas.
Na maioria das aplicaes de robs nas quais uma ferramenta manipulada, a ferramenta
presa diretamente no punho do rob, sendo nesses casos, a ferramenta o rgo terminal.
Alguns exemplos de ferramentas usadas como efetuadores em aplicaes robticas:
maaricos para soldagem a arco;
bicos para pintura por pulverizao;69OLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
mandris para operaes como: furao, ranhuramento, polimento, retifica e etc;
Introduo Robtica
ESCOLA SENA
aplicadores de cimento ou adesivo lquido para montagem;
ferramentas de corte por jato dgua e laser;
ferramentas para soldagem a ponto.
Em todos os casos o rob controla a atuao das ferramentas.
Alternador automtico de garras
um adaptador que permite a troca rpida de garras de mesma conexo (pneumticas,
hidrulicas, etc.).
Como desvantagens, esse tipo de alternador possui o acrscimo de peso ao brao do rob,
custo elevado e desperdcio de tempo na troca de garras.
NAVEGAD
Generalida
Trata-se de
e programas. Po
arquivados, apag70I ALMIRANTE TAMANDAR
OR
des
um gerenciador de arquivos permitindo ao operador navegar atravs dos diretrios
r meio do navegador os arquivos podero ser criados, selecionados, copiados,
ados ou abertos.
Introduo Robtica
E
O navegador constitudo por quatro reas distintas:71SCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
E
No lado direito do navegador mostrado o contedo do diretrio atual na forma de uma lista de
arquivos.
E ro na compilao do programaSCOr72LA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
ESCO
SISTEMAS DE COORDENADAS
Para o deslocamento do rob, seja por meio das teclas de movimento ou por meio do Space-
Mouse tm-se que escolher um dos sistemas de coordenadas.
So quatro os sistema de controle:
sistema de coordenada especfica do eixo (Axis System);
sistema de coordenada mundial (World System);
sistema de coordenada base (Base System);
sistema de coordenada ferramenta (Tool System).
S
N
desloca
P73LA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
istema de coordenada especfica do eixo
o sistema de coordenadas com especificao do eixo, todos os eixos do rob podero ser
dos nas direes positiva ou negativa dos eixos.
ode-se inclusive mover dois ou mais eixos do rob simultaneamente.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI ALMIRANTE TA
A movimentao dos eixos poder ser realizada por meio das teclas de movimentao ou por
meio do space-mouse conforme mostrado na figura abaixo.
Sistema de coordenadas Mu
Trata-se de um sistema de co
se encontra normalmente na base do
O ponto zero do sistema de re
movimentos, isto , no se movimen74MANDAR
ndial
ordenadas absoluto (fixo) e retangular (cartesiano), cuja origem
rob.
ferencia mantem-se na sua posio enquanto o rob executa os
ta juntamente com o rob.
Introduo Robtica
ESCO
A movimentao dos eixos poder ser realizada por meio das teclas de movimentao ou por
meio do space-mouse conforme mostrado na figura abaixo.
S
T
pea ou
C
dispositistema de coordenada base
rata-se de um sistema de coordenada retangular cartesiano cuja origem se encontra numa
dispositivo posicionado externamente ao rob.75LA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
om a escolha desse sistema o rob se movimentar paralelamente aos eixos da pea ou
ivo.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI AL
A movimentao dos eixos poder ser realizada por meio das teclas de movimentao ou por
meio do space-mouse conforme mostrado na figura abaixo.
Sistema de coor
Trata-se de um
ferramenta. A orienta
eixo X corresponda d
sempre o movimento dadenada Ferramenta
sistema de coordenadas cartesiano retangular cuja origem encontra-se na
o desse sistema de coordenadas escolhida, geralmente de forma que o seu
ireo de trabalho da ferramenta. O sistema de coordenada ferramenta segue
ferramenta.76MIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
77ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Na sada da fabrica o sistema de coordenada ferramenta encontra-se no centro do flange do
rob. Para a utilizao de uma ferramenta de trabalho qualquer necessita-se transferir este ponto
conhecido para um ponto escolhido da ferramenta.
Este procedimento ser abordado no momento oportuno.
ENTRADA EM SERVIO KUKA PADRO KR
Na compra de um rob, independentemente do fabricante, o mesmo possui um nmero
gravado, em um local especfico, geralmente composto de vrios dgitos que correspondem ao
nmero de srie do rob. Este nmero serve para identificar o equipamento e permite ao fabricante
levantar, quando necessrio, todos os dados referentes fabricao do rob, tais como: ano, modelo,
dados de carga e componentes utilizados na montagem. Isso proporciona considervel economia de
tempo em caso de manuteno ou substituio de algum dos componentes do rob.
A famlia de robs KR traz o nmero de srie gravado no mecanismo e no armrio de controle
ou, como no caso do KR3, apenas no armrio de controle.
Introduo Robtica
E
Locais de identificao
KR C1
SCOL 78A SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
E
KR C3
No KR C3, o nmero de srie encontra-se no lado direito, em cima dos drives do computador.
Elementos de operao no armrio de comando KR C379SCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
80ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
KUKA control panel - KCP
O KUKA Control Panel constitui a interface entre o homem e a maquina (IHM) e destina-se
operao simplificada da unidade de comando do rob. Todos os elementos necessrios para a
programao e operao do sistema do rob encontram-se instalados diretamente no KCP, exceto o
interruptor principal.
Na tela do KCP podem ser visualizados os processos de operao e programao e, como o
sistema de controle do rob encontra-se numa plataforma Windows, a operao do mesmo torna-se
mais fcil aos usurios deste sistema operacional.
A seguir ser apresentado um resumo dos elementos de operao e o painel de operao
grfico do KCP.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Parada deemergncia
Spacemouse
Teclas demovimento
Entradade dados
Teclas de rolagem
Teclas de Menu Liga os motores Desliga os
Teclado alfabticoTeclado numrico Teclas de menu
Pagina
Escape
Parada
Programapara frente
Programapara trs
Display81
Introduo Robtica
E
Elementos de operao no KCP
Ligar acionamentos
Boto de emergncia
Desligar acionamentos
Seleo do modo de operao
Automticoexterno
AutomticoSCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Teste 2 (T2)82
Teste 1 (T1)
Introduo Robtica
E
Superfcie de operao grfica
O display do KUKA Control Panel est dividido em vrias reas que cumprem tarefas diversas.
Durante sua utilizao estas so adaptadas de forma dinmica s diversas necessidades.
Dessas reas fazem parte a barra de menukeys, a barra de statuskeys e a linha de softkeys,
alm da janela de programao, dos formulrios inline, das janelas de estado e de mensagens, bem
como de uma barra de estado.
Definio de brilho e contraste
Para uma maior visualizao do painel de operao, podem ser alterados tanto o brilho como
tambm o contraste do display LCD.
Inicialmente, a funo deslocamento manual dever estar desligada, uma vez que somente
assim ser possvel alterar o brilho e o contraste. A statuskey (modo de deslocamento) encontra-se
no ado esquerdo do display, na parte de cima. A duas statuskey do lado direito do display destinam-
se l83SCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
a definio do brilho e do contraste.
contraste
brilho
Introduo Robtica
84ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Teclas de funo
Barra de menus e submenus
Na barra de menu encontram-se agrupadas as funes da unidade de comando do rob. Para
proceder a seleo necessrio abrir os grupos atravs das opes do menukeyes localizados na
parte superior do display.
barra de menus submenus
Introduo Robtica
85ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Barras de statuskeys
As barras de statuskey mostram as funes alterveis que se encontram nos lados direito e
esquerdo da rea grfica.
modo dedeslocamentopasso a passo
modo demovimentaopelo space mouse
velocidade deexecuo do
programa
modo "eixodominante"
sistema decoordenada
"axis"
tecla do cursor
Introduo Robtica
86ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
modo demovimentaopor tecla
modo deposicionamentocontnuo
modo demovimentao
por incrementos
sistema decoordenada
cartesiano
velocidade dedeslocamento do rob
(modo manual)
teclas deconfigurao degarras
Introduo Robtica
87ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Linha de softkeys
Por meio da linha de softkeys, que se adapta dinamicamente, so disponibilizadas as funes
que podero ser selecionadas. Esta linha esta posicionada na parte inferior do display.
softkeys
Introduo Robtica
88ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Janela de programao
Na janela de programao apresentado o contedo do programa selecionado. Caso no
exista nenhum programa selecionado ser mostrada uma lista de programas disponveis. A janela de
programao possibilita ao operador a visualizao do programa e dos dados a serem inseridos.
janela de programao
Introduo Robtica
89ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Janela de estado
Permite a visualizao de rotinas paralelas conforme solicitao do operador.
A janela de estado utilizada para a visualizao das entradas e sadas, bem como na
medio da ferramenta.
As teclas do cursor "" e "" permitem o deslocamento de um campo de entrada para outro.
janela de estado (I/Os)
Introduo Robtica
90ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Neste caso, a janela de estado est sendo utilizada para visualizao dos contadores.
janela de estado (contadores)
Introduo Robtica
E
Janela de mensagens
Possibilita ao operador a visualizao das mensagens. A leitura das mensagens por parte do
operador de extrema importncia, pois tornar mais fcil a interveno em caso de necessidade.
A unidade de comando comunica-se com o operador atravs da janela de mensagens. Nessa
janela, so emitidas mensagens de indicao, estado, confirmao, espera e dilogos.
Para cada tipo de mensagem h um smbolo correspondente. Os smbolos sero apresentados
a seguir.
janela de mensagens91SCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
92ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Estado do sistema
Possibilita ao operador a visualizao de forma rpida de como se encontra o sistema de
controle.
Na linha de estado, tambm chamada de barra de estado, so indicadas, de forma resumida,
as informaes a respeito dos estados de servio relevantes, tais como, por exemplo, as indicaes
sobre o estado de um programa.
linha de estado do sistema
Introduo Robtica
93ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Mensagens
So divididas em dois grupos: mensagens de indicao e mensagens de confirmao .
Introduo Robtica
94ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Mensagens de confirmao
Ajuste e desajuste dos eixos do rob
Como passo posterior instalao do software e anterior insero dos parmetros de
programao e dados relativos a ferramenta, devemos executar os procedimentos referentes ao
ajuste dos eixos do rob.
O ajuste correto dos eixos do rob possibilitar ao sistema a manuteno da exatido, no
alcance dos pontos da trajetria programada.
Nos robs KUKA da srie KR15 em diante, os procedimentos de ajuste dos eixos realizado
por meio de uma unidade eletrnica de ajuste (UEA), que garante exatido de alguns centsimo de
milmetros entre o ponto zero mecnico, definido pelo fabricante, e o incremento de cada um dos
sistemas de posicionamento existente nos eixos do rob.
Introduo Robtica
95ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Neste caso, o procedimento de ajuste dos eixos, quando realizado de forma a obedecer
rigorosamente a etapa descrita pelo fabricante, garantir exatido no alcance dos pontos de
interpolao programados. Caso haja, por exemplo, a necessidade de transferncia do programa de
determinado rob para outro, com as mesmas caractersticas, ser possvel reproduo exata de
movimentos no segundo rob, conforme programao feita no primeiro. Alm disso, se houver a
necessidade de substituir o rob por outro, por motivo de manuteno, por exemplo, teremos a
certeza de exatido na repetio dos pontos previamente programados.
No caso de necessitarmos utilizar o sistema de coordenadas cartesianas para a movimentao
da ferramenta do rob, s ser possvel aps a execuo dos procedimentos de ajuste dos eixos.
Isso ocorre devido ao fato de que o "ZERO MECNICO de cada um dos eixos deve,
obrigatoriamente, ser conhecido pelo sistema de controle do rob.
Nota: O ajuste dos eixos (primeiro ajuste ou fixar posio do rob), tambm chamado demasterizao, geralmente realizado uma nica vez, logo aps a instalao do
equipamento e, sem nenhuma ferramenta presa flange do rob.
No caso de ocorrer a perda do ajuste, devido a substituio de alguns dos motores ou por
outro motivo qualquer, deve-se repetir o procedimento de ajuste.
Se ocorrer a perda do ajuste, somente poderemos mover os eixos do rob por meio do sistema
de coordenada eixo a eixo (Axis System).
Para proceder ao ajuste do rob, ser necessrio levar seus eixos a uma posio
mecanicamente definida, chamada posio de zero mecnico. Esta posio representa uma
atribuio ao ngulo de acionamento dos eixos e definida por um entalhe de referncia ou por uma
marca gravada no mecanismo.
Se o rob se encontrar nesta posio de zero mecnico, o contador de incrementos para cada
eixo colocado no valor correspondente ao ngulo do eixo. Para que haja exatido no deslocamento
posio de zero mecnico utilizado um relgio de medida ou um comparador eletrnico (UEA).
No caso dos minirobs (serie KR3), o ajuste deve ser feito tomando-se como referncia as
marcaes existentes nos respectivos eixos.
Introduo Robtica
96ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Observao
O ajuste do rob dever ser feito sempre sob as mesmas condies de temperatura, a fim de
excluir imprecises provocadas por uma dilatao trmica.
Isso significa que o ajuste dever ser realizado sempre com o rob no estado frio ou, sempre
no estado quente de operao.
Nota A perda do ajuste dos eixos pode ocorrer mediante colises, queda sbita de energia,rompimento do cabo ou por insuficincia de carga na bateria.
No tipo de rob KR3, o ajuste deve ser feito exclusivamente por meio do nnio que se encontra
em todos os seus eixos.
O ajuste e o menu de ajuste so totalmente diferentes dos das verses KRC1 e KRC2.
Introduo Robtica
97ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Ao todo, existem 3 instrues diferentes escolha.
Primeiramente devemos nos certificar de que o rob encontra-se no modo T1 e no modo de
deslocamento manual.
A seguir selecionamos no menu Ent.Servio, selecionamos a opo Ajustar e, finalmente, a
opo desejada.
Fixar posio do rob
Esta instruo destina-se ao primeiro ajuste do KR3. Uma vez que o fabricante geralmente
fornece, em regra, apenas robs com o primeiro ajuste j realizado, este passo geralmente no
necessrio, exceto nos casos de substituio do motor ou encoder, onde a realizao deste passo
torna-se fundamental.
Desloque o eixo a ajustar at a posio de ajuste, fazendo coincidir com o nnio. Depois,
pressione a tecla ajustar. A entrada do respectivo eixo ser removida da janela de estado.
Introduo Robtica
ESCOLA SEN
Reset en
Esta instr
primeiro ajuste
98AI ALMIRANTE TAMANDAR
coder
uo ajusta o rob, o que pressupe que j tenha sido realizado os procedimentos do
(Fixar posio do rob). Para esse efeito, utiliza-se a opo reset encoder.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI
Comutao
Esta instru
substituio do enc
Observao99 ALMIRANTE TAMANDAR
o destina-se ao ajuste entre o motor e o encoder, sendo necessria em caso de
oder ou do motor.
: Esta instruo somente dever ser executada pelo servio de assistncia do
fabricante ou por pessoal especialmente treinado.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI AL
Observao: No
a
gra
Desajuste dos e
Esta funo poss
ajuste de algum dos eix
Para realizar o d
seguido da opo desa100MIRANTE TAMANDAR
caso da utilizao desta instruo deve-se aps a escolha do respectivo eixo
ser comutado desloc-lo para uma posio neutra referente a fora da
vidade.
ixos
ibilita o desajuste dos eixos individualmente. No caso de dvidas quanto ao
os, pode-se desajustar o eixo que gerou a duvida e repetir o ajuste.
esajuste deve-se pressionar a tecla correspondente ao menu Ent.Servio
justar.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI AL
A seguir, aberta uma janela onde so indicados os eixos ajustados. Quando todos os eixos
estiverem desajustados ser emitido uma mensagem No h eixos a ajustar.
Durante o desajuste, os eixos no fazem nenhum movimento.
Devido ao acoplamento mecnico existente entre os eixos do punho, ao desajustar o eixo 4, os
dados referentes aos eixos 5 e 6 so apagados. No caso do desajuste do eixo 5, os dados referentes
ao eixo 6 sero apagados.
Ajuste dos eixos nos robs KR15 a KR200
O ajuste dos eixos dos robs com capacidade nominal acima de 15 Kg, pode ser feito com um
relgio comparador ou por meio da unidade eletrnica de ajuste (UEA). Embora o procedimento de
ajuste com relgio oferea considervel exatido, existe ainda a possibilidade de erros oriundos da
dificuldade de visualizao por parte do operador, assim como tambm por paralaxe.
Em virtude do apresentado acima, a maioria dos usurios de robs utiliza a unidade eletrnica
de ajuste (UEA), para executar o esse procedimento.
A seguir apresen101MIRANTE TAMANDAR
taremos um resumo dos procedimentos de ajuste utilizados.
Introduo Robtica
102ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Ajuste por relgio comparador
1. Posicione os eixos do rob observando as marcas de pr-ajuste. Movimente o eixo sempre
na direo de (+) para (-)
2. Retire a cobertura de proteo do cartucho e, em seguida, fixe o relgio.
Introduo Robtica
103ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
3. Selecione a opo ajustar no menu Ent.servio, selecionando em seguida a opo
relgio.
4. Ser aberta uma janela mostrando a seqncia de eixos que devero ser ajustados.
5. Para realizar o ajuste, reduza a velocidade de deslocamento para 1%. Desloque o eixo a
ser ajustado na direo negativa do eixo, passando a marcao de pr-ajuste. Observe o
ponteiro do mostrador do relgio. No ponto mais baixo do entalhe de medio, ou seja, no
momento em que o ponteiro mostrar um movimento abrupto de inverso, aperte a tecla
correspondente ao eixo a ser ajustado.
Introduo Robtica
104ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Ajuste pela unidade eletrnica (UEA)
Durante o deslocamento de ajuste com o UEA, o eixo a ser ajustado deslocado pelo prprio
programa, com uma velocidade programada, de + para -. No momento em que o UEA detecta o
ponto mais baixo do entalhe de medio, a unidade de comando pra o movimento do rob e
memoriza esse ponto. Dessa forma, ser eliminada qualquer possibilidade de erro.
1. Posicione os eixos do rob observando as marcas de pr-ajuste. Movimente o eixo sempre
na direo de (+) para (-).
2. Retire a cobertura de proteo do cartucho e, em seguida, fixe a unidade eletrnica de
ajuste.
Introduo Robtica
ESCOL
3. Estabelea a ligao do cabo da UEA at a base do rob, na conexo do RDW (X31)
4. No menu Ent.Servio", selecione ajustar opo UEA e, em seguida, efetue a
movimentao do eixo a ser ajustado. No momento em que o UEA detectar o ponto mais
baixo do entalhe de medio, a unidade de comando para o movimento do rob memoriza
esse ponto. Automaticamente o cursor passa para o prximo eixo a ser ajustado.
5. Repita o procedimento at que todos os eixos estejam ajustados.
MEDIO DA FERRAMENTA
Sistema de referncia
A localizao de um objeto no espao depende da referncia que usada. Por exemplo,
quando dizemos que a cidade de Araariguama est localizada no quilmetro 49,5 da rodovia
Castelo Branco, na direo So Paulo-Sorocaba, a referncia o incio da rodovia (So Paulo) e sua
direo (Sorocaba). A localizao de um avio, que um objeto mvel, em relao a um aeroporto
determinado exige a referncia das coordenadas norte, sul, leste e oeste, bem como da altura em
que se e ontra. O rob um objeto que se movimenta e, para que determinemos a sua posio no
espao, n
X, Y e Z
base. nc105A SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
ecessitamos, tambm, conhecer o sistema de coordenadas de referncia dado pelos eixos
estabelecido pelos fabricantes e que geralmente se encontra na posio geomtrica de sua
Introduo Robtica
ESCOLA SEN
Observe, na figura a seguir, o sistema de coordenadas de referncia do rob, localizado na sua
base.
A flange a extremidade do rob, na sua parte articulada. O sistema de referncia leva a
flange em considerao. A flange tem, tambm, um sistema de coordenadas de referncia. No centro
geomtrico da flange encontra-se o seu sistema de referncia de coordenadas X, Y e Z .
A flange permite a instalao de vrios rgos terminais, tambm chamados de ferramentas. A
ferramenta instalada varia em funo da tarefa que o rob executa. Por exemplo, se a tarefa do rob
soldar, a ferramenta poder ser uma tocha de solda. Contudo, o rob reconhece a flange como sua
extremidade e para que ele passe a reconhecer a ferramenta, neste caso a tocha de solda, como sua
extremidade, necessrio realizar a calibrao deste rgo ou ferramenta. O processo de calibrao
de ferramenta envolve a determinao do Tool Center Point (TCP).
O ponto e tabelecido pela calibrao da ferramenta ser a referncia para sua movimentao,
permitindo mov
Origem dosistema dereferncias106AI ALMIRANTE TAMANDAR
imentos precisos no percurso de uma trajetria.
Introduo Robtica
ESCOLA SENA
Quando feita a calibrao da ferramenta, cria-se um arquivo no controlador do rob com as
dimenses da ferramenta. As dimenses dos eixos X, Y e Z da ferramenta e sua rotao tm como
referncia a flange. Cada ferramenta usada ter um arquivo correspondente no controlador do rob.
O sistema de controle do rob KUKA tem capacidade de armazenamento de parmetros referentes a
16 ferramentas. Estas ferramentas podem estar acopladas flange ou, ainda, acopladas a um
dispositivo externo. Sempre que uma nova ferramenta for acoplada flange, ser necessrio um
novo processo de calibrao.
O processo de calibrao corresponde a:
acoplar a ferramenta na flange;
definir u
executa
gravar a
O nmero
fabricante.
Observe, a
A calibra
capitulo, ser des107I ALMIRANTE TAMANDAR
m ponto fixo para a ferramenta na rea de alcance do rob;
r os movimentos do rob nas vrias posies;
s vrias posies que definem a posio e a dimenso da ferramenta.
de posies a serem gravadas ir variar conforme as possibilidades oferecidas pelo
seguir, a ilustrao referente calibrao de uma ferramenta.
o de uma ferramenta varia, como vimos, de fabricante para fabricante. No prximo
crito o mtodo de calibrao de ferramenta usado para os robs KUKA.
Introduo Robtica
108ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
A calibrao de ferramentas necessita da habilidade motora para a instalao da ferramenta
para o acionamento de alguns movimentos atravs do teaching pendant, bem como da habilidade de
verificar o registro do controlador. Alm disso, preciso compreender o procedimento e o significado
dos diversos passos envolvidos na calibrao.
Ferramenta calibrada
A calibrao da ferramenta garante que o manipulador executar corretamente operaes que
exijam interpolao tanto linear como circular. Para isso, necessrio que o rob registre o ponto
central do eixo da ferramenta como a dimenso da ferramenta que ser usada.
A calibrao permite que o rob identifique a ferramenta e no mais o flange como sendo sua
extremidade. Quando as dimenses da ferramenta so registradas corretamente, o TCP
automaticamente calculado e registrado no arquivo ferramenta. A calibrao de ferramenta exige
duas operaes:
registrar a coordenada TCP;
Ensinar as posies necessrias ao rob, tendo como referncia o TCP.
O registro da coordenada do TCP feito no sistema de coordenada da ferramenta, podendo
ser verificado sempre que necessrio.
Na flange do rob existe um ponto de referencia chamado de "Tool Center Point" (TCP) cuja
traduo significa ponto central da ferramenta.
Trata-se de um ponto imaginrio, posicionado exatamente no centro da flange, cuja localizao
conhecida pelo sistema de controle do rob.
Sabemos que o rob necessita, para executar determinada tarefa, ter fixado em sua flange
uma ferramenta cujo tipo depende unicamente da aplicao a que se destina.
Deve-se, portanto, executar alguns procedimentos, recomendados pelo fabricante, com o
intuito de realizar a transferncia deste ponto central da flange para um ponto escolhido da
ferramenta de trabalho.
Introduo Robtica
ESCOLA
Depois de concluda a transferncia do TCP, ao movermos o rob por meio do sistema de
coordenadas ferramenta (Tool System), poderemos observar o comportamento do rob.
Ao pressionarmos as teclas referentes orientao (A, B ou C) os eixos do rob se
movimentaro enquanto o TCP (Ponto central da ferramenta) permanecer parado.
Esta orientao possvel devido a existncia dos "resolvers" em cada um dos eixos do rob,
possibilitando a constante localizao dos ngulos dos eixos.
Observao
No caso do KR3, no lugar dos resolvers, foram instalados encoders.
A principal diferena entre os encoders e os resolvers baseia-se na forma de tratamento do
sinal. No caso dos encoders temos sinal digital e nos resolvers temos sinal analgico.109SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Introduo Robtica
ESC
calcul
posi
coord110OLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Com base nas distncias conhecidas entre os eixos do rob, a unidade de comando poder
ar, com a ajuda da geometria, a posio do centro da flange e sua orientao no espao. A
o do ponto central da flange descrita atravs da sua distncia em relao ao sistema de
enada universal.
Introduo Robtica
E
Mtodos para medio da ferramenta
Existem trs mtodos que podero ser empregados no caso da medio da ferramenta:
mtodo XYZ-4 pontos;
XYZ- Referncia;
introduo numrica.
O mtodo mais utilizado o "XYZ-4 pontos" devido ao fato de permitir ao controlador efetuar os
c
po
ref
TC
fla111SCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
lculos necessrios concluso da medio. Neste caso o operador se isenta das imprecises que
dero ocorrer como, por exemplo, as imprecises oriundas por erros de digitao.
Observao
O mtodo XYZ 4 pontos utilizado nos robs da marca KUKA. Para as demais marcas de
robs deve-se seguir criteriosamente as recomendaes do fabricante.
Mtodo XYZ - 4 Pontos
Com o mtodo de "4 pontos", a ferramenta deslocada, com o TCP escolhido, a um ponto de
erncia, procedendo este deslocamento a partir de quatro direes diferentes.
Com base nas vrias posies e orientaes da flange do rob, ento calculada a posio do
P (Tool Center Point), ponto central da ferramenta.
Para a execuo do mtodo XYZ-4 pontos, monte primeiramente a ferramenta a ser medida na
nge do rob. A seguir, procure um ponto de referncia adequado.
Introduo Robtica
112ESCOLA SENAI ALMIRANTE TAMANDAR
Essa referncia poder ser um ponto marcante de uma pea ou a ponta de um espigo de
referencia.
Atravs do menu Ent.-Servio escolha a opo Medio e, a seguir, escolha a opo XYZ-4
pontos. Em seguida, siga a rotina de execuo.
Ateno
Reduza a velocidade de deslocamento do rob a fim de evitar colises.
XYZ - Referncia
Com este mtodo, so comparados os valores do TCP de uma ferramenta a ser medida com
outra ferramenta conhecida, realizando-se um deslocamento at um ponto de referncia.
Uma ferramenta de dimenses conhecidas deslocada at um ponto de referncia, a partir de
uma direo qualquer.
A seguir, a ferramenta que se pretende medir montada na flange do rob. Em seguida, esta
ferramenta deslocada at o ponto de referncia, a partir de uma direo qualquer.
Introduo Robtica
ESCOLA SENAI A
Com base nas vrias posies e orientaes da flange do rob e nas dimenses conhecidas
da ferramenta anteriormente utilizada, a unidade de comando poder calcular as dimenses da
ferramenta que se pretende medir.
Ateno
Reduzir a velocidade de deslocamento do rob a fim de evitar-se uma coliso.
In