ROBÔS MANIPULADORES ROBÓTICA Prof. Filipe Trindade SUMÁRIO Definição Anatomia Aplicações Precisão Cinemática Programação Robôs - Prática DEFINIÇÃO O QUE É UM ROBÔ? ? ROBÔS INDUSTRIAIS 1921: Surge o termo “robô” … 1960: Robô UNIMATE … ROBÔS NO MUNDO Global Japão União Europeia 770.000 350.000 233.000 EUA 104.000 http://www.noticiasdot.com/publicaciones/2003/1003/2110/noticias211003/noticias211003-3.htm ROBÓTICA LEIS: Lei Zero: Um robô não pode causar mal à humanidade ou, por omissão, permitir que a humanidade sofra algum mal, nem permitir que ela própria o faça. Lei 1: Um robô não pode ferir um ser humano ou, por omissão, permitir que um ser humano sofra algum mal. Lei 2: Um robô deve obedecer às ordens que lhe sejam dadas por seres humanos, exceto nos casos que em tais ordens contrariem a Primeira Lei. Lei 3: Um robô deve proteger sua própria existência, desde que tal proteção não entre em conflito com a Primeira e a Segunda Leis. http://www.comp.pucpcaldas.br/users/silvana.prazeres/Leis.htm DEFINIÇÃO Robô: Se originou a partir da palavra checa “robota”, a qual significa trabalho, esforço. Robôtica: Projeto, análise do comportamento do robô. AUTOMAÇÃO ROBÔTICA Robô: Dispositivo Multifuncional programável. ANATOMIA Base: Fixa no chão de fábrica ou num suporte; Elos: Forman una cadeia cinemática; Efetuador final: Formado pelo punho e una garra ou ferramenta; Atuadores: Motores elétricos, hidráulicos ou pneumáticos; Sensores: Encoders, Tacômetros, Lasers, Câmeras etc. ROBO PUMA (MOTOMAN) ARTICULAÇÕES Prismâticas Rotacionais Movimento linear entre os elos. Movimento angular entre os elos. q2 1 0 Z0 q1 Robô ST x0 Y0 Robot PUMA ESTRUCTURAS CINEMÁTICAS - Coordenadas cartesianas (PPP) - Coordenadas cilíndricas (RPP) - Coordenadas esféricas (RRP) PPP RPP RRP - Articulados (RRR) - Tipo SCARA RRR SCARA GRAUS DE LIBERDADE Graus de Liberdade: número de movimentos individuais das articulações. Identifica a versatilidade do robô. 6 grados de liberdade: configuração mais complexa: 3 graus para posicionar o efetuador final, e 3 para orientá-lo. ÁREA DE TRABALHO Região do espaço que o robô consegue alcançar com o efetuador final. Puma (Kawasaki) Vista superior Vista lateral APLICAÇÕES • Pick and place • Continuous path • Manufacturing processes • Assembly • Cleam room • Inspection • Medical applications LINKS INTERESANTES http://www.din.uem.br/ia/robotica/ http://www.eg.bucknell.edu/~robotics/manufctr.html http://robot.anu.edu.au/ PRECISÃO Precisão: capacidade de ir até a posição desejada em relação a um sistema de referencia. Repetibilidade: capacidade de repetir uma posição a partir da mesma condição inicial. OBJETIVO ALTA REPETIBILIDADE ALTA PRECISÃO OBJETIVO ALTA REPETIBILIDADE BAIXA PRECISÃO OBJETIVO BAIXA REPETIBILIDADE ALTA PRECISÃO CINEMÁTICA Relacionada com o estabelecimento de sistemas de referencia para representar a posição e orientação de corpos rígidos, e com as transformações entre ditos sistemas. 1 x1 Z1 Y1 0 Z0 x0 Y0 Sistemas de referencia. DENAVIT-HARTERMBERG (DH). c o s i sin i Ai 0 0 c o s i sin i sin i sin i c o s i c o s i sin i c o s i sin i cos i 0 0 a i c o s i a i sin i di 1 z i -1 zi i z i -2 Joint i Oi xi yi Link i-1 Link i Joint i+1 x i -1 i Joint i-1 di O i-1 y i -1 REPRESENTAÇÃO D-H. EXEMPLO T 04 A1 A 4 . 1 z0 y0 x2 z1 x0 y2 y1 z2 4 y3 y4 x3 x4 cos i sini sini sini cos i cos i sini cos i sini cos i 0 0 ai cos i ai sini di 1 d3 x0 2 cos i sin i Ai 0 0 z3,z4 Manipulador SCARA. c1 s 1 A1 0 0 1 0 A3 0 0 s1 0 a1c1 c1 0 a1s1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 d3 1 c2 s 2 A2 0 0 s2 0 a2 c2 c2 0 a2 s2 0 1 0 0 0 1 c4 s 4 A4 0 0 s4 0 c4 0 0 1 0 0 0 0 d4 1 PROGRAMAÇÃO Teach by showing: Mover as juntas do robô até uma posição desejada (goal point) e alocá-la na memória. • OBS.: O leitor de seqüências lê posteriormente as posições armazenadas. • Nesta forma de programação o operário guia o robô manualmente através de um painel de controle (teach pendant). PROGRAMAÇÃO Teach by learning: Desligar o acionamento do robô e mover as juntas do robô pelas posições desejadas e as armazena na memória. • OBS.: O leitor de seqüências lê posteriormente as posições armazenadas. • Nesta forma de programação o operário guia o robô diretamente sem usar um painel de controle (teach pendant). PROGRAMAÇÃO Programming Languages: Programas escritos usando uma linguagem de programação específico. • OBS.: A maioría dos sistemas equipados com linguagens de programação conservam ainda a interfase teach pendant. EXEMPLOS: VAL (ROBÔ PUMA DA UNIMATION) VAL II, AL (UNIVERSIDADE DE STANDFORD). AR-BASIC (AMERICAN ROBOT CORPORATION) PROGRAMAÇÃO CARACTERÍSTICAS DAS LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO DE ROBÔS • Usam linguagens de computação popular (por exemplo, PASCAL, C etc) • Acrescentam uma biblioteca com funções específicas • O usuário elabora um programa e realiza chamadas (calls) às funções contidas na biblioteca. Exemplos: ROBOT-BASIC (Intelledex); JARS (desenvolvido pela NASA). PROGRAMAÇÃO REQUERIMENTOS DA LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO Modelado do entorno: Modela objetos, representa posições e orientações em relação aos de sistemas coordenados. Especificações do movimento: planejar e gerar trajetórias. Ex.: MOVED 1 Fluxo da execução: Chamadas a subrotinas, laços, interrupções etc. Ambiente de programação: Interfase amigável. Integração de sensores: sensores de posição, força, visão etc. PROGRAMAÇÃO SIMULAÇÃO VERSUS REALIDADE • Dificuldade de modelar o entorno de trabalho sem erros. • Presença de incertezas na posição dos objetos do “mundo” do robot, a precisão do manipulador etc. PROGRAMAÇÃO OFF - LINE A importância radical na economia: Evita ter que deter um processo para reprogramar o robô. PROGRAMAÇÃO SOFTWARE WORKSPACE 4.0 (ROBOT SIMULATIONS LTD). ROBÔS SCARA L E G O ROBIX Kit didático formado por: -6 servos -Componentes mecânicas -Software: RASCAL -Vídeo de montagem e Aplicações ROBÓTICA MÓVEL TELEOPERAÇÃO