Robótica – Apontamentos (parte 9) / Ficha de Trabalho 9, com questionário (actuadores: hidráulicos, pneumáticos, motores eléctricos)

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Curso Profissional de Electrónica, Automação e Comando
Disciplina de Automação e Comando
Módulo: Robótica

[…continuação]

Apontamentos de Robótica / Ficha de Trabalho 9

Parte 9

19. Accionadores / Actuadores

19.1. Definição

São dispositivos responsáveis pelo movimento das articulações e do desempenho dinâmico do robot. Podem ser eléctricos, hidráulicos ou pneumáticos.

19.2. Actuadores Hidráulicos

19.2.1. – Componentes

Os seus principais componentes são:
Motor;
Cilindro;
Bomba de óleo;
Válvula;
Reservatório de óleo.

19.2.2. – Características Mais Importantes

. O motor faz com que o óleo flua no cilindro, em direcção ao pistão que, por sua vez movimenta a junta do braço.
. Este tipo de actuador é (hidráulico), como facilmente se deduz, mais utilizado em robots de maior porte, sendo que a sua precisão é menor.
. Existem vários tipos de motores hidráulicos, como o motor de palheta, o de engrenagem, o de lóbulos, etc. apresentando todos eles um elevado torque com massa e volume reduzidos.
São por isso, como já referimos, apropriados a braços que manipulem grandes cargas.
. O seu custo é elevado.
. Apresentam também problemas de manutenção, já que podem ocorrer vazamentos do óleo e desgaste da bomba e motores.
. Os lineares são mais compactos e robustos que os seus equivalentes eléctricos e pneumáticos e, assim, são apropriados para robots do tipo pórtico ou esféricos, que usam juntas prismáticas.

Nota: Para saber mais sobre o que é o torque, consulte estes dois posts / animações:
–> O que é o Torque (aka Binário)
–> Relação entre Potência (Cavalo-Vapor), Torque / Binário, e Velocidade Angular (RPM)

Figura 29 – Robots com Actuadores Hidráulicos

19.3. Actuadores Eléctricos

. Geralmente os robots são de tamanho pequeno a médio.

19.3.1. Tipos de Actuadores Eléctricos

Os actuadores eléctricos mais comuns são:
. Motor de corrente contínua;
. Servo-motor;
. Motor passo-a-passo.

19.3.2. – Características Mais Importantes

. Não proporcionam grandes velocidades de operação nem elevada potência, quando comparados com os hidráulicos, mas são de muito maior precisão.
. Em geral são dotados de redutores para se poder reduzir a velocidade e, assim aumentar o torque, quando necessário.
. Os actuadores eléctricos podem utilizar-se em juntas prismáticas, sendo que a transformação do movimento rotativo do motor para movimento linear do braço é feito através de um fuso.

Figura 30 – Exemplos de Fusos

. Os motores lineares não se utilizam em robótica, pois as forças que produzem são bastante pequenas.
. O custo do accionamento eléctrico cresce com o torque necessário para accionar o braço mecânico.
. O tamanho do motor é mais ou menos proporcional ao conjugado produzido.
. A simples redução de velocidade, através de redutor, embora proporcione maior precisão e torque, reduz muito a produtividade.
. Maior torque significa maior velocidade ou maior carga, e ambos são, geralmente, desejáveis.
. O custo dos actuadores hidráulicos cresce também com o torque, mas de uma forma mais lenta, já que os motores tendem a ser mais compactos.
. Adicionalmente, o custo dos equipamentos de condicionamento e controlo do fluido hidráulico é elevado e pouco influenciado pela escala.

. Daqui se conclui que, como mostrado na figura a seguir, o accionamento eléctrico é mais vantajoso economicamente em braços de pequeno e médio porte, ao passo que o hidráulico é melhor, como vimos, para grandes potências/cargas.

Figura 31 – Custo de braços robóticos em função da capacidade de carga, para o accionamento hidráulico e eléctrico

20. Questionário (IX)

1. O que entende por actuadores robóticos?
2. Quais os tipos de accionadores robóticos que conhece?
3. Enumere os principais componentes dos actuadores, de braços de robot, hidráulicos.
4. Para um robot de elevada precisão, os actuadores hidráulicos serão os mais aconselhados?
5. Os robots que utilizam actuadores hidráulicos são, em geral, de pequeno, médio ou grande porte?
6. Quais os tipos de motores hidráulicos, usados nos actuadores hidráulicos, que conhece?
7. Os motores elevados apresentam, em geral, um baixo, médio ou elevado torque (binário)?
8. Qual o maior problema de manutenção que os motores hidráulicos apresentam?
9. Quando comparado com o dos motores eléctricos usados nos braços robóticos, o custo dos motores hidráulicos é baixo, médio ou elevado,?
10. Enumere os tipos de actuadores eléctricos, utilizados em braços robóticos, que conhece.
11. Indique quais as afirmações falsas quais as verdadeiras
a) Comparados com os actuadores eléctricos, os actuadores hidráulicos são mais potentes.
b) Comparados com os actuadores eléctricos, os actuadores hidráulicos são mais rápidos.
c) Comparados com os actuadores eléctricos, os actuadores hidráulicos são mais precisos.
d) Nos actuadores eléctricos, quanto maior é o torque mais barato é o motor.
e) Nos actuadores eléctricos, quanto maior é o conjugado maior é o tamanho do motor.
12. Os actuadores eléctricos são, muitas vezes, equipados com redutores. Qual a função destes elementos?
13. Qual a vantagem e desvantagem do redutor?
14. Qual o tipo de juntas em que se usam os actuadores eléctricos?
15. Os fusos são elementos que se usam muito como componente dos actuadores eléctricos dos braços robóticos. Qual a sua função?
16. Por que motivo não se usam motores eléctricos lineares como elementos actuadores em braços robóticos?
17. Em que condições é que o accionamento eléctrico é mais vantajoso do que o hidráulico?
18. Em que condições é que o accionamento hidráulico é mais vantajoso do que o eléctrico?