ROBÔS e SISTEMAS PRODUTIVOS Luiz Heleno Duque Eng Mec D. Sc. Biomecânica – unesp

Origem da Palavra R O B Ô Na cidade de Praga, em 1921, foi apresentada uma peça teatral, de autoria do dramaturgo tcheco Karel CapeK, intitulada R.U.R. (Rusum´s Universal Robotas) onde ele usava o termo “robota” para definir Pessoa Humana, artificialmente fabricada, eficiente, porém desprovida de sentimentos. Em tcheco “robota” tem o sentido de “trabalho forçado”.

Das Bonecas de Vaucanson Ao Sr. DATA de Jornada nas Estrelas SécXVIII Bonecas Mecânicas de J. Vaucanson; O Escriba e o Músico dos irmãos Jaquet-Droz. 1801 Tear Programável de J. Jaquard. 1830 Torno Programável de C. Spencer. 1892 Guindaste Motorizado de S. Babbitt.

DÉCADAS 40 / 60 (Século XX) 1946 Controlador de Sinais Elétricos de G. C. Devol. 1948 Primeiro Teleoperador - Argonne Institute Lab 1952 Protótipo de Máquina de Controle Numérico – MIT 1954 Projeto de Robô Programável de G. D. Devol. 1959 Primeiro Robô pick-and-place – Planet Corporation 1960 Primeiro Robô Hidráulico – Unimation 1968 Robô Móvel “ Shakey”: SRI – Stanford Research Institute

DÉCADA 70 1970 “Braço de Stanford” – Elétrico – Stanford University 1973 WAVE –Linguagem para Programar Robôs – SRI 1974 Linguagem de Programação AL Robô IRb6 Elétrico – ASEA Solda Elétrica por Robô – KAWASAKI Robô T da Cincinnati Milacron. 1975 Robô aplicado em Montagem na Olivetti – Sigma 1976 Surge o RCC – Remote Center Compliance Charles Stark - Draper Laboratory 1978 Programmable Universal Machine for Assembly: Robôs tipo PUMA – Unimation 1979 Selective Compliance Arm for Robotic Assembly: Robôs tipo SCARA – Yamanashi University

Fins do Século XX 1982 Show Robots 6 – Detroit : USABendix – IBM – GE – Westinghous e GMF – joint-venture entre GM e Fujtsu-Fanuc. Inicia-se uma nova era para os Robôs Industriais. 1983 Westinghouse Corporation – Planta Automatizada. 1983 a 2002 Os Robôs foram introduzidos na maior parte das fábricas do planeta e seguiram viajando para fora da Terra nos Telescópios e Satélites Orbitais – um deles chegou a Marte em 2000 e há seis outros sendo construídos pela NASA, para Explorar Marte. ;

III Milênio A perspectiva é que eles venham a realizar cirurgias, operar laboratórios, trabalhos domésticos, etc... , e naturalmente, continuar operando a produção nas indústrias. E, quem sabe ... a exemplo do Lt. Commander DATA, pilotar Naves Estelares pela Galáxia.

ALGUMAS DEFINIÇÕES IMPORTANTES AUTOMAÇÃO Tecnologia que tem por base o USO de Sistemas Elétricos, Mecânicos e Computacionais na Operação e Controle da Produção. ROBÔ Dispositivo com capacidade para ALTERAR seu COMPORTAMENTO estimulado por COMANDO ou MUDANÇA NO AMBIENTE. ROBÔ INDUSTRIAL Manipulador Multifuncional, Programável, projetado para executar tarefas variadas, sob programação variável. (RIA – Robotics Industries Association) MANIPULADOR Máquina com característica funcional semelhante aos membros superiores humanos.

Acuidade e Repetibilidade em Robôs        Acuidade Pobre Repetibilidade Pobre      Repetibilidade Boa      Acuidade Boa      Uma forma prática e muito útil de mostrar estas “PROPRIEDADES” em Robôs, é compará-los ao tiro- ao-alvo.

Estrutura dos Robôs BASE UNIDADE de CONTROLE DISPOSITIVO de PRIMEIRO ELO do MANIPULADOR SEGUNDO ELO do MANIPULADOR GARRA do MANIPULADOR UNIDADE de CONTROLE DISPOSITIVO de PROGRAMAÇÃO

Estrutura dos Robôs Base. Manipulador – Elos, Juntas e Garra Unidade de Controle. Dispositivo de Programação.

Organização Funcional em Robôs PROGAMA de OPERAÇÃO Dados Armazenados Processamento dos Dados Sinais Enviados aos Atuadores das Juntas Juntas Movimentam Elos e Garra Sensores de Posição das Juntas Posição Esperada Posição NÃO Esperada Controlador de Posição Comparar Dados e Corrigir Erro de Sinal Robô Termina Operação

Acionamentos dos Robôs ELÉTRICOS Servomotores AC e DC – Utilizam Realimentação para Controlar com Precisão sua Velocidade. Motores que permitem Acionamento Direto, direct-drive permitem maior Precisão no Controle.      HIDRÁULICOS Mais usados em Robôs para tarefas muito pesadas. São mais caros. Prospecção de Petróleo no Oceano em Águas Profundas é um bom exemplo.      PNEUMÁTICOS São leves, rápidos e de baixo custo. Muito empregados em tarefas de alta repetibilidade e de grandes velocidades. 

Como os Robôs “memorizam” uma trajetótia TRAJETÓRIA Linha imaginária percorrida por um ponto – ou objeto – que se move no espaço.     TRAJETÓRIA CONTÍNUA - TC Gravando numa TC, o Controlador do Robô memoriza uma seqüência contínua de pontos de posição, quando o órgão terminal do robô se movimenta.     TRAJETÓRIA PONTO-A-PONTOPTP  Em PTP somente os pontos finais de cada movimento – parte de um movimento – são gravados pelo Controlador, o caminho intermediário entre cada par de pontos passa então a ser o segmento de reta que os une. 

Trajetória Ponto-a-Ponto Trajetótia A B Trajetória Contínua TC Trajetória Ponto-a-Ponto PTP

Como os Robôs “Aprendem “ TRAJETÓRIA CONTÍNUA TC  Por Programação – Neste caso só é possível executar-se trajetórias simples, como retas e círculos Ex: Solda a Ponto e Manuseio de Cargas.  Por Ensinamento – Neste caso alguém que tenha a necessária perícia para executar o movimento toma o órgão terminal do robô e executa o movimento, o Controlador grava Continuamente o movimento descrito e armazena os dados para repetição posterior. Ex: Soldagem a Arco e Pintura.      

Como os Robôs “Aprendem “ TRAJETÓRIAPONTO-A-PONTOPTP  Por Programação – Onde um programa pré-elaborado determina a trajetória a ser seguida por cada elo e pelo órgão terminal do robô. Ex: Solda a Ponto, Carregamento de Máquinas e Manuseio de Cargas  

Por Que Usar Robôs “ A automação , onde quer que tenha sido introduzida tem pago a si mesma em três anos – em muitos casos em tempo menor que este ...” Drucker, P. – As Fronteira da Administração.   Os Robôs são “trabalhadores” com características muito variadas: São parados para manutenção por apenas 2% do tempo útil. Executam tarefas penosas – ou danosas – ao Ser Humano. Executam tarefas repetitivas sem se “descuidar”. Trabalham em ambiente hostil. São de alta produtividade e grandes volumes de produção. Não promovem greves e não têm salário para reclamar.

O Que os Robôs fazem Os Robôs fazem todo tipo de “trabalho”: Tarefas maçantes e repetitivas. Tarefas em ambiente a altas temperaturas. Tarefas em atmosfera de gases e vapores hostis. Tarefas a grandes profundidades no oceano. Tarefas no espaço – sem atmosfera e gravidade. Nossa Constituição prevê o uso de robôs com moderação e em tarefas penosas ou danosas ao Ser Humano.

ALGUNS Fabricantes de Robôs Yaskawa Eletric – Tóquio – Japão. ·       Série MOTOMAN   AOIP Kremlin Robotique – Evry – França. ·       Série AKR. Volkswagen AG – Wolfsburg – Alemanha. ·       Série G

ALGUNS Fabricantes de Robôs Advanced Robotics Corporaton – Columbus - Ohio – USA. ·       Série Cyro – robôs cartesianos   DAINICHI KIKO Robotics – Kofu Yammanashi – Japão. ·       Série PT ·       Série PTH ·       Série BA OBS: Fabricam todo tipo de robôs por encomenda. Seu “folheto“ de publicidade diz: “ SIM, NÓS PODEMOS.” ODETICS Inc – Anaheim – California – USA ·       Série ODEX – robôs móveis

ALGUNS Fabricantes de Robôs Unimation Inc – Damburry - Connecticut – USA. ·    Série UNIMATE ·    Série PUMA – Programmable Universal Machine for Assembly   Cincinnati Milacron – Cincinnati - Ohio – USA. ·     Série “ T “ ·     Principal fabricante nos USA de Máquinas-Ferramenta. CIMCORP – Aurora - Illinois – USA. ·       Série GCA/XR – tipo pórtico ·       Série DKPV

ALGUNS Fabricantes de Robôs GMF Robotics Corporaton – Troy - Michigan – USA. ·       Série GMF NC – para pintura e acabamento   ASEA Robotics – Västeräs – Suécia. ·       Série IRB – 6 ·       Série IBR – 60 SPINE Robotics – Mölndal – Suécia. ·       Série SPINE – muitos graus de liberdade, para acabamento Hitachi América – Tarrytown – New York – USA / Tóquio - Japão. ·    Todos os tipos de robôs – inclusive SCARA.