introducao a robotica - apostil - senai

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


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


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


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


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


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


b)



c)



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


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


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


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


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


rob de coordenadas esfricas;

rob articulado;

Introduo Robtica


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


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


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


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


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


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


Movimento de trs juntas Face de viso Perfil

a) Cartesiano

b) Cilndrico

c) Esfrico

Introduo Robtica


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


operao com mquinas injetoras;

Introduo Robtica


perigo (temperaturas elevadas).

Abastecimento de Mquinas Ferramenta


operao de mquinas operatrizes;

otimizao do tempo;

necessidade de sincronismo (mquina e rob).

Introduo Robtica


Solda Ponto


dificuldade de solda (qualidade);

atividade montona;

alta preciso (o eletrodo deve ficar perpendicular s peas);

perigo (fascas);

barulho elevado.

Introduo Robtica

ESC

Solda Eltrica


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


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


Acabamento


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


Exemplos de aplicao

Pintura

Solda

Movimentao (pick and place)

Paletizao

Embalagem63

Introduo Robtica


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


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


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


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


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



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



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


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


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


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


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


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


modo demovimentaopor tecla

modo deposicionamentocontnuo

modo demovimentao

por incrementos

sistema decoordenada

cartesiano

velocidade dedeslocamento do rob

(modo manual)

teclas deconfigurao degarras

Introduo Robtica


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


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


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


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


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


Mensagens

So divididas em dois grupos: mensagens de indicao e mensagens de confirmao .

Introduo Robtica


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


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


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


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


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


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


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


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


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

introducao a robotica - apostil - senai

Documents