ROBÔS MANIPULADORES INDUSTRIAIS (conceitos teóricos)

Neste artigo serão apresentados os principais conceitos da robótica industrial, a classificação dos manipuladores industriais.

A norma técnica ISO 8373, de 1994, criada para padronizar o vocabulário referente manipuladores industriais, define o robô industrial como um “Manipulador controlado automaticamente, reprogramável, multifunção e programável em 3 ou mais eixos, podendo ser fixo ou móvel, para uso em aplicações industriais automatizadas”.
Um robô manipulador é composto por uma série de vínculos (do inglês link) e juntas, onde as juntas, também denominadas como articulações ou eixos, conectam os vínculos e permitem a realização de movimentos de um vínculo em relação ao vínculo anterior. Um robô manipulador possui uma base fixa e o primeiro vínculo está preso a esta base. A mobilidade dos robôs depende do número de vínculos e articulações que o mesmo possui (SPONG et al, 2006).

A maioria dos robôs manipuladores é formada por juntas que podem ser classificadas como juntas deslizantes (ou prismáticas), juntas de rotação ou junta bola e encaixe, levando em consideração o tipo de movimento que permitem.

Na Figura 1 é possível observar as juntas e elos de um manipulador industrial PUMA.

Figura 1: Um robô manipulador PUMA mostrando juntas e elos.
Fonte: Lopes (2002).

Classificação pelo Tipo de Junta

As juntas deslizantes ou prismáticas permitem o movimento linear entre dois vínculos. Este tipo de junta permite o movimento linear entre dois vínculos. É composto de dois vínculos alinhados um dentro do outro, onde um vínculo interno escorrega pelo externo, dando origem ao movimento linear (SPONG et al, 2006).
Já as juntas rotativas permitem movimentos de rotação entre dois vínculos unidos por um eixo comum. Os dois vínculos são unidos por uma dobradiça comum, com uma parte podendo se mover num movimento cadenciado em relação à outra parte (FRANCHIN, 2005).

Na Figura 2 é possível visualizar ilustrações dos modelos mais comuns de junta lineares e rotativas.

Figura 2: Juntas deslizantes (à esquerda) e de rotação (à direita).

A junta do tipo bola e encaixe se comporta como uma combinação de três juntas de rotação, permitindo movimentos de rotação em torno dos três eixos (ROSÁRIO, 2005), reproduzindo movimentos similares ao do pulso humano. Devido à dificuldade de ativação e pela limitada amplitude de movimentos esta junta é pouco utilizada, ou então usada de forma passiva, sendo substituída por três juntas rotacionais separadas, conhecidas como junta universal, cujos eixos de movimentação se cruzam em um ponto, como se observa na Figura 3 (FRANCHIN, 2005).

Figura 3: Junta Bola e Encaixe (à esquerda) e sua equivalente, a junta universal (à direita)
Fonte: Adaptado de Franchin (2005)

Graus de Liberdade

O número de juntas está geralmente associado à quantidade de graus de liberdade. A maioria dos robôs tem entre 4 a 6 graus de liberdade. Já o homem, do ombro até o pulso, tem 7 graus de liberdade (ROSÁRIO, 2005).

  

Estrutura Cinemática

Um robô manipulador pode ser classificado quanto a sua estrutura cinemática como:

• cartesiano (PPP);
• cilíndrico (RPP);
• esférico (RRP);
• articulação horizontal (RRP); e
• articulação vertical (RRR).

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Referências

Franchin, Marcelo N. Elementos de Robótica. Departamento de Engenharia Elétrica, Faculdade de Engenharia de Bauru, Universidade Estadual Paulista, 2005. Apostila. Disponível em: <http://www.dee.feb.unesp.br/~marcelo/robotica/conteudo.html> Acesso em: 13 de janeiro de 2012.

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION – ISO. ISO 8373, Manipulating Industrial Robots. 1994.

MECALUX, Transelevadores, Catalogo versão 2011. Disponível em: <http://www.mecalux.com.br/armazens-automaticos/transelevadores>. Acessado em: 12 de janeiro de 2012.

ROSÁRIO, João Maurício. Princípios de Mecatrônica. São Paulo: Prentice Hall, 2005.

SPONG, Mark W.;HUTCHINSON, Seth; VIDYASAGAR,M. Robot Modeling and Control. 2. ed. John Wiley & Sons, 2006.