Robótica – Apontamentos (parte 5) / Ficha de Trabalho 5, com questionário

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

Apontamentos de Robótica / Ficha de Trabalho 5

Parte 5

10. Cadeias Cinemáticas

Uma das principais características de um braço robótico é a sua capacidade de carga, ou seja, o peso máximo que consegue mover (erguer e manipular) sem que a precisão seja afectada.
Esta característica é sempre medida na posição mais desfavorável que, geralmente, é na posição de máxima extensão do braço.

Para melhorar esta característica há que aliviar o peso do próprio manipulador, podendo-se adoptar accionamento indirecto (ver à frente), ou usar cadeias cinemáticas fechadas total ou parcialmente.

10.1. – Robot de cadeia cinemática aberta
Partindo-se da base, podemos chegar ao punho através de um único caminho numa sequência elo-junta-elo.
Neste tipo de cadeia, costumamos ter um braço articulado do tipo revoluto.

10.2. – Robot de cadeia cinemática fechada
Existem vários caminhos da base até ao punho. Vários elos podem estar ligados entre si, de forma que podemos percorrer, por exemplo, um caminho que parta da base, regresse a ela por outro caminho, após atingir o punho.
Como exemplos deste tipo de robot temos os robots pórticos (“gantry”), que se utilizam na manipulação e armazenagem de materiais.

Existem outros manipuladores que apresentam parte da cadeia aberta e outra parte fechada, sendo conhecidos como de cadeia parcialmente fechada.

A figura seguinte apresenta um braço de cadeia cinemática parcialmente fechada.

Figura 9 – Representação esquemática de braço robótico com cadeia parcialmente fechada

Possui apenas um grau de liberdade, apesar de ter 4 articulações e 3 elos.
O accionamento deve ser feito por um único motor, ligado a uma das duas articulações da base.
Estas cadeias permitem que o motor de accionamento de uma dada junta possa ser fixado mais próximo da base, o que permite reduzir a inércia do conjunto e aumentar a velocidade e precisão do braço.

Na figura seguinte mostramos um braço revoluto de cadeia parcialmente fechada, da marca ABB, e ao seu lado um de cadeia fechada, da Fanuc.

Figura 10 – Manipuladores de cadeia parcialmente fechada (à esquerda) e fechada (à direita)

A representação esquemática das junções ou articulações não motoras nos braços com cadeia fechada é diferente da usada nas juntas motoras.
Costuma-se usar a mesma representação utilizada nas juntas, mas em tamanho menor.
Por outro lado, é frequente, nesses braços, a existência de 3 ou mais articulações ou juntas fixadas ao mesmo elo.

A figura abaixo mostra alguns exemplos de representações de articulações não motoras em tais braços.

Figura 11 – Representação esquemática de articulações não motoras

11. Questionário (V)
1. Uma das principais características de um braço robótico é a sua capacidade de carga.
Diga o que entende por capacidade de carga e como deve ser medida
2. Quais os 2 métodos que conhece para melhorar a capacidade de carga de um robot?
3. Qual a finalidade das cadeias cinemáticas nos robots?
4. Que tipos de cadeias cinemáticas conhece?
5. O que entende por robot de cadeia cinemática aberta?
6. O que entende por robot de cadeia cinemática fechada?
7. O que entende por robot de cadeia cinemática parcialmente fechada?
8. Qual o tipo de braço articulado em que mais é utilizada a cadeia cinemática aberta?
9. Dê um exemplo de um tipo de robot em que é utilizada a cadeia cinemática fechada.
10. Qual a grande vantagem de se utilizar a cadeia cinemática parcialmente fechada num robot?
11. Para os dois robots a seguir mostrados, diga qual o tipo de cadeia cinemática que cada um deles utiliza.

12. Quais as diferenças de representação esquemática entre a que é usada nas juntas motoras e a que se utiliza nas juntas não motoras dos braços com cadeias cinemáticas fechadas?