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Robótica – Apontamentos (parte 11/12) / Ficha de Trabalho 11, com questionário (métodos de accionamento; volume de trabalho)

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

[…continuação]

Apontamentos de Robótica / Ficha de Trabalho 11

Parte 11/12

26. – Métodos de Accionamento
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26.1. Introdução

. Os actuadores eléctricos tendem a ser maiores e mais pesados que os pneumáticos e hidráulicos, pelo que nem sempre é possível posicioná-los próximos das respectivas juntas, devido ao pouco espaço disponível ou a problemas de deflexão devido ao seu peso.
Assim sendo, os actuadores podem ser acoplados de forma directa ou indirecta.

26.2. – Accionamento Indirecto

. Chama-se indirecto pois o(s) actuador(es) responsável(is) pelo movimento de uma junta, têm de ficar afastado(s) dessa junta.
. Quando os actuadores das juntas são pesados, os fabricantes têm de introduzir alterações no projecto que permitam a redução do peso nas juntas próximas do pulso e transferir este peso, se possível, para a base.
. Consegue-se assim uma capacidade de carga maior para o braço.
. Neste caso temos de usar algum tipo de transmissão de potência, como polis, correntes, rodas dentadas, engrenagens, parafusos e correias, ou seja, o actuador é adaptado longe da junta correspondente.
. Este método prejudica, contudo, o desempenho do braço, devido a folgas nas engrenagens, escorregamentos das polis, etc., ou seja problemas que emergem nos elementos extra que têm de ser previstos e adaptados ao sistema.

26.3. Accionamento Directo

. Neste caso, o actuador é fixado directamente na junta que acciona, o que, na maioria dos casos, proporciona mais precisão e rendimento.
. Como já mencionámos, os motores eléctricos, devido ao seu fraco torque, impõem, geralmente, a colocação, para trabalho conjunto, de redutores de engrenagens. Com isto a velocidade baixa, pois não há almoços grátis.
. O motor é fixado no elo do motor.
. Nas juntas rotativas com accionamento directo, o sensor de posição angular (“encoder”) fornece-nos o ângulo relativo entre o elo motor e o elo movido.
. No accionamento indirecto a leitura é feita entre o ângulo do elo movido e um outro elo, anterior ao elo motor.

27. – Volume de Trabalho

27.1. – Definição

É o espaço em que um determinado braço consegue posicionar o seu pulso.

. É, em geral, estabelecido por:
.Configuração física do braço;
.Limites dos movimentos das juntas;
.Tamanho dos componentes do corpo, braço e pulso.

. Por exemplo, o volume de trabalho de um braço esférico (TRL) será, teoricamente, o volume da esfera cujo raio é o comprimento do braço esticado.
. Mas o volume prático depende, claro, da geometria e dos limites impostos ao movimento por motivos estruturais ou de controlo.
. Na maior parte deles é altamente dependente de detalhes construtivos e raramente se aproxima do valor teórico.
. Por exemplo, o volume de um manipulador cilíndrico deveria ser um cilindro, como mostrado na figura abaixo, mas em geral não é.

Resumindo, o volume de trabalho de um braço robótico depende, basicamente, de:
. Configuração do braço;
. Comprimentos dos elos (braço e punho)
. Limites e restrições construtivas à movimentação das juntas.


Figura 34 – Volume de trabalho teórico de um robot cilíndrico

. Os volumes de trabalho são medidos em unidade de volume, mas isso pouco ajuda quanto à escolha de um braço robótico.
. Muito mais importante do que saber que o volume de um braço é de 1832 litros é saber se ele consegue ou não atingir um ponto afastado de 840 mm do seu eixo vertical, por exemplo.

. Por isto, os fabricantes fornecem o volume de trabalho em termos do alcance do braço num ou em mais planos.

A figura seguinte mostra a área de trabalho de um braço SCARA (vista superior), da Staubli.


Figura 35 – área de trabalho de um braço SCARA (vista superior), da Staubli

. O deslocamento da terceira junta é de 200 mm neste braço.
. Braços articulados ou revolventes apresentam em geral um volume bastante complexo, pois as juntas têm movimentos limitados.

A figura seguinte mostra o volume do braço KR30HA, da Kuka Robotics.


Figura 36 – volume do braço KR30HA, da Kuka Robotics

Ter em atenção que os volumes, alcances ou áreas de trabalho devem ser expressos sem a presença do órgão terminal, uma vez que este pode alterar de forma significativa tais valores.

28. – Questionário (XI)

1. De entre os três tipos de actuadores que conhece, qual aquele cujos elementos tendem a ser mais pesados e volumosos?
2. Qual a consequência prática desse “excesso” de peso e tamanho?
3. Quanto ao tipo de acoplamento com o braço robótico respectivo, quais os dois tipos de accionamento que conhece?
4. O que entende por accionamento indirecto?
5. No accionamento indirecto, para onde é geralmente transferido o excesso de peso dos accionadores, quando este existe?
6. Qual a finalidade dessa transferência de peso?
7. Para conseguir a transferência de peso dos accionadores das juntas próximas do pulso respectivas para a base, que tipos de dispositivos têm de ser usados? Dê quatro exemplos concretos.
8. Com essa transferência de peso para a base do braço, consegue-se que a sua capacidade de carga aumente. Qual o trade-off e as suas razões?
9. O que entende por accionamento directo?
10. Em que aspectos o accionamento directo tem vantagens relativamente ao indirecto?
11. No accionamento directo, onde é fixado o motor?
12. Qual a diferença entre o accionamento directo e o indirecto no que toca à medição da posição angular do braço?
13. No contexto dos manipuladores, o que entende por volume de trabalho?
14. Quais os parâmetros (teórico) cujos valores definem o volume de trabalho de um robot?
15. Na prática o volume de trabalho de um braço robótico é ainda influenciado por outros factores além dos teóricos. Quais são eles?
16. Num braço robótico, o valor do volume de trabalho prático é geralmente próximo do seu valor teórico? Explique.
17. Indique um parâmetro relacionado com o volume de trabalho de um braço robótico que, geralmente, é muito mais importante que ele, e que os fabricantes fornecem sempre.
18. Os valores do volume de trabalho, dados pelos fabricantes para um determinado modelo de braço, entram em linha de conta com os órgãos terminais?

[continua…]

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