Robótica Básica 4u1q6t

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SUMÁRIO

1 - Introdução ........................................................................................................................5 2 – História.............................................................................................................................6 3 - Algumas definições de robôs............................................................................................7 4 – Robótica............................................................................................................................8 5 - Estatística na área de Robótica........................................................................................10 6 – Resolução, Repetibilidade e Precisão.............................................................................12 7 – Visão geral......................................................................................................................13 8 – Configuração do Braço Mecânico..................................................................................14 9 – Sensores..........................................................................................................................26 10 - Aplicação.......................................................................................................................27 11 - Sistema Robótico...........................................................................................................29 12 – Usos contemporâneos dos robôs...................................................................................32 13 – Desenvolvimentos atuais..............................................................................................33 14 – Expectativas futuras......................................................................................................34 15 – Competições de robôs...................................................................................................35 16 - Segurança na Robótica..................................................................................................36 17 - Programação..................................................................................................................37 18 - ACL - Advanced Control Language...................……………………………………..39 19 - Referências…………………………………………………………………………....61

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1 – Introdução O termo Robô (ou robot) tem origem na palavra checa robota, que significa "trabalho forçado", esta palavra surgiu em meados de 1921, numa peça do dramaturgo Karel Capek, na qual existia um autômato com forma humana, capaz de fazer tudo no lugar do homem. Os robôs são comumente utilizados na realização de tarefas em locais insalubres ou de tarefas perigosas para os seres humanos. Os robôs industriais usados nas linhas de produção são a forma mais comum de robôs, porém isto vêm sendo substituído recentemente por modelos comerciais como os limpadores de pisos, aspiradores e cortadores de gramas. Outras aplicações incluem o tratamento de lixo tóxico, exploração subaquática e espacial, cirurgias, mineração, busca e resgate, localização de minas terrestres entre outras. Os robôs cada vez mais aparecem nas áreas do entretenimento e tarefas caseiras. Em usos práticos, um robô é um dispositivo autônomo ou semi-autônomo que realiza trabalhos de acordo com um controle humano, controle parcial com supervisão, ou de forma autônoma.

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2 – História A idéia de pessoas artificiais data de épocas como a lenda de Cus, que semeou os dentes de um dragão que se transformaram em soldados, e do mito do Pygmalion, no qual a estátua de Galatea se torna viva. O escritor checo Karel Čapek introduziu a palavra "Robô" em sua peça "R.U.R" (Rossuum's Universal Robots) em 1921. O termo "robô" realmente não foi criado por Karel Čapek, mas por seu irmão Josef, outro respeitado escritor checo. As idéias mais antigas que se conhecem sobre a robótica datam de 350 D.C., pelo matemático grego Archytas de Tarentum. Ele criou um pássaro mecânico que ele batizou de “The Pigeon”. O pássaro era propulsionado por vapor. O primeiro projeto documentado de um robô humanóide foi feito por Leonardo da Vinci, figura 1, por volta do ano de 1495. As notas de Da Vinci, redescobertas nos anos 50, continham desenhos detalhados de um cavaleiro mecânico que era aparentemente capaz de sentar-se, mexer seus braços, mover sua cabeça e o maxilar. O projeto foi baseado em sua pesquisa anatômica documentada no Homem Vitruviano. Não é conhecido se ele tentou construir o robô. Figura 1 – Leonardo da Vinci

O primeiro robô funcional foi criado em 1738 por Jacques de Vaucanson, que fez um andróide que tocava flauta, assim como um pato mecânico que comia e defecava. A história "The Sandman" de E.T.A. Hoffmann traz uma mulher mecânica semelhante a uma boneca. Uma onda de histórias sobre autômatos humanóides culminou com a obra "Electric Man" (Homem Elétrico), de Luis Senarens (1885). Uma vez que a tecnologia avançou a ponto das pessoas preverem as criaturas mecânicas como sendo mais semelhantes a brinquedos, as respostas literárias ao conceito dos robôs refletiram o medo dos seres humanos, de serem substituídos por suas próprias criações. Frankenstein (1818), conforme figura 2, muitas vezes considerado o primeiro romance de ficção científica, se tornou sinônimo deste tema. Figura 2 - Frankenstein

Quando a peça de Čapek RUR introduziu o conceito de uma linha de montagem que utilizava robôs para tentar construir mais robôs, o tema recebeu uma conotação econômica e filosófica, posteriormente propagada pelo filme clássico Metropolis (1927), e pelos populares Blade Runner (1982) e The Terminator (1984). Com os robôs se tornando mais reais e a perspectiva do surgimento de robôs inteligentes, uma melhor compreensão das interações entre os robôs e o homens é abordada em filmes modernos como A.I. (2001) de Spielberg, figura 3, e Eu Robô (2004) de Proyas. Figura 3 – A.I.

Muitos consideram o primeiro robô segundo as definições modernas como sendo o barco teleoperado, inventado por Nikola Tesla e demonstrado em uma exibição no ano de 1898 no Madison Square Garden. Baseado em sua patente Tesla desejava desenvolver o "torpedo sem fio" para se tornar um sistema de armas para a marinha estadunidense. Nos anos 30, a Westinghouse fez um robô humanóide conhecido como Elektro. Ele foi exibido no World's Fair de 1939 e 1940. O primeiro robô autônomo eletrônico foi criado por Grey Walter na Universidade de Bristol, na Inglaterra, no ano de 1948.

3 – Algumas definições de Robô:

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Texto da Comp.Robotics “Dispositivos eletromecânicos pré-programáveis para execução de uma variedade de funções” Dicionário Webster “Dispositivo automático que executa funções normalmente atribuídas a humanos ou uma máquina com a forma de humano!”. Eshed Robotics 1984 “Um robô é um braço mecânico, um manipulador concebido para levar a cabo muitas tarefas diferentes e capaz de ser programado sucessivamente. Para levar a cabo as tarefas atribuídas, o robô move componentes, objetos, ferramentas e outros dispositivos especiais por meio de movimentos e pontos pré-programados”. P. McKerrow em 1986 “Um robô é uma máquina que pode ser programada para fazer uma variedade de tarefas do mesmo modo que um computador é um circuito eletrônico que pode ser programado para fazer uma variedade de tarefas”. McKerrow sobre Robótica “Robótica é a disciplina que envolve: a) o projeto, construção,controle e programação de robôs; b) o uso de robôs para resolver problemas; c) o estudo dos processos de controle, sensores e algoritmos usados em humanos, animais e máquinas; d) a aplicação destes processos de controle e destes algoritmos para o projeto de robôs.” The Robot Institute of América “Um robô é um manipulador multi-funcional programável projetado para mover materiais, componentes, ferramentas ou dispositivos especiais através de movimentos programáveis variáveis para a execução de uma variedade de tarefas”. Standard International ISO 8373:1994 (E/F) (traduzido) “Robô industrial manipulador: Manipulador de múltiplas funções automaticamente controlado, reprogramável nos três ou mais eixos, que podem ser fixos ou móveis, em aplicações industriais da automatização. O robô inclui - os manipuladores - o sistema de controle (hardware e software)

4 – Robótica

5 De acordo com o American Heritage Dictionary, a robótica é a ciência ou o estudo da tecnologia associado com o projeto, fabricação, teoria e aplicação dos robôs. A palavra robótica foi utilizada pela primeira vez na história de ficção científica de Isaac Asimov "Liar!" (1941). Nela, o autor se refere às 'três regras da robótica' que posteriormente se tornaram as "Três leis da Robótica" na publicação de ficção Eu, Robô, conforme a figura 4.

Figura 4 – Eu, Robô

As três leis são: 1º- Um robô não pode machucar um ser humano, ou, por omissão, permitir que um ser humano se machuque. 2º- Um robô deve obedecer as ordem recebidas pelos seres humanos, a não ser no caso de estas ordens entrarem em conflito com a Primeira Lei. 3º- Um robô deve proteger sua própria existência, contanto que tal proteção não entre em conflito com a Primeira ou Segunda Lei. A robótica requer conhecimentos sobre eletrônica, mecânica e software de programação. Dependendo do tamanho do projeto conhecimentos sobre cinemática, pneumática, hidráulica e microcontroladores / CLPs podem ser necessários. O processo padrão de criação de robôs começa pela exploração dos sensores, algoritmos e atuadores que irão ser requeridos para o trabalho desejado.

6 Após a plataforma básica estar completa, os sensores e as outras entradas e saídas do robô são conectadas a um dispositivo que tomará as decisões, sendo mais comum o uso de um microcontrolador. Este circuito avalia os sinais de entrada, calcula a resposta apropriada para estes, e envia os sinais aos atuadores de modo a causar uma reação. Vantagens na utilização de robôs: 

Fatores técnicos - Flexibilidade na gama de produtos fabricados. - Incremento da precisão, robustez, rapidez, uniformidade e e a ambientes hostis. - Incremento dos índices de qualidade e de peças rejeitadas.

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Fatores econômicos - Utilização eficiente de unidades de produção intensiva. - Aumento de produtividade (inexistência de interrupções, absentismos, etc.). - Redução do tempo de produção.



Fatores sociológicos - Redução do número de acidentes. - Afastamento do ser humano de locais perigosos para a saúde. - Redução de horários de trabalho. - Aumento do poder de compra.

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5 – Estatística na área de robótica atualizadas em 11/10/2005 

Os investimentos mundiais na área de robótica industrial subiram 17% em 2004



Na primeira metade de 2005, as ordens de compra de robôs subiram 13%.



Crescimento mundial previsto no período de 2005 até 2008 em uma taxa anual média de aproximadamente 6%.



Mais de 1.000.000 robôs em uso – e alguns milhões nos próximos anos segundo pesquisa da UNECE/IFR- (United Nations Economic Commission for Europe / International Federation of Robotics)



Com 5.320 unidades, os sistemas subaquáticos explicaram 21% do número total dos robôs de serviço para o uso profissional instalados até o fim de 2004, depois disso robôs de limpeza, conforme figura 5, e robôs do laboratório com 14% cada e robôs da construção e de demolição com 13%. Os robôs médicos e as plataformas móveis de robô para o uso geral explicaram 11%, cada um. Os robôs de campo e robôs de reflorestamento tiveram uma parte de quase 9% e aplicações da defesa, de salvamento e de segurança 5%. Os menores números de instalações foram contados para sistemas logísticos (270 unidades), sistemas de inspeção (235 unidades) e robôs de relação pública (20). O valor movimentado pelos robôs de serviço profissional é estimado em 3,6 bilhões de dólares. A Tabela 1 apresenta o número de robôs instalados e em operação até 2005 e previsão de vendas até 2008.

Figura 5 – Robô aspirador Trilobite da Eletrolux

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Tabela 1: Número de Robôs Industriais (todos os tipos) instalados e em operação nos anos de 2003 e 2004 e previsão de vendas para 2008. Instalações Recentes Em Operação no último ano

País América Argentina Brasil Chile América do Norte (Canadá, México, USA) Canadá México Outros Países da América (estimado) Ásia/Austrália China Índia Indonésia Japão Malásia Filipinas Republica da Coréia Europa Áustria (estimado) República Tcheca Dinamarca Finlândia França Alemanha Itália Noruega Polônia Portugal Federação Russa (estimado) Espanha Suécia Suíça (estimado) Reino Unido / Inglaterra Outros Países da Europa (estimado) África África do Sul Subtotal, excluindo Japão e Rep. da Coréia Total, incluindo Japão e Rep. of Coréia

2003 2004

2008

2003

12.957 13.674 16.800 115.348 33 17 172 231 208 2.144 5 12.693 13.444 16.500 112.390 1.235 440 4.077 172 877 1.260 678 40.579 52.311 70.400 422.721 1.451 3.493 3.603 57 369 250 44 74 47 31.588 37.086 45.900 348.734 191 250 1.202 20 65 28 4.660 5457 47.845 27.832 29.296 33.700 262.025 365 545 3.605 498 163 1.445 288 296 2.078 387 288 3.407 3.117 3.009 3.400 26.137 13.081 13.401 14.900 112.393 5.198 5.679 6.200 50.043 48 61 684 60 75 584 135 211 1.367 9 24 5.000 2.031 2.826 19.847 386 833 6.959 240 310 3.479 1.111 785 1.000 14.015 377 108 87 100 343 108 87 343 45.228 52.825 68.400 403.894 81.476 95.368 121.000 800.473

2004

2008

125.235 159.900 189 2.352 5 121.937 155.700 4.517 2.137 752 443.193 532.900 7.096 619 121 356.483 390.500 1.452 93 51.302 278.906 348.100 3.907 1.533 2.342 3.599 28.133 35.900 120.544 151.100 53.244 65.900 724 643 1.488 5.000 21.893 7.341 3.539 14.176 14.000 418 430 800 430 439.979 651.200 847.764 1.041.700

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Fonte: UNECE, IFR e associação nacional de robôs

6 – Resolução, Repetibilidade e Precisão. 6.1 – Resolução: É o menor movimento incremental medido pelo sistema de medição de uma junta.

6.2 – Repetibilidade: É a diferença detectada do posicionamento linear em geral, com que o robô volta a posicionar em um ponto anteriormente posicionado.

6.3 – Precisão: É a diferença entre uma posição definida com a posição alcançada pela movimentação. Está relacionado diretamente com a resolução e por certo não poderá ser menor que o valor da resolução, porém varia de acordo com o peso da carga transportada. A figura 6 apresenta um comparativos entre os conceitos.

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Figura 6 – Comparativo entre precisão e repetibilidade

7 – Visão geral Um robô pode incluir uma realimentação entre os sensores e a ação, sem ou com o controle humano. As ações podem ser realizadas por motores ou outros atuadores que podem mover um braço, abrir ou fechar garras, ou propelir (movimentar) o robô. O controle é provido em muitos casos por um computador. Os dois usos básicos dos atuadores são a movimentação do robô em um ambiente (locomoção) ou para mover os objetos ao redor (manipulação). Os robôs podem apresentar vários movimentos, demonstrados na figura 7.

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Figura 7 – Tipos de movimentos

O conjunto dos movimentos do corpo e do punho dos robôs define a posição e a orientação do órgão terminal, possibilitando a execução da tarefa. Dependendo do número de graus de liberdade, a estrutura mecânica de um robô pode ser mais ou menos complexa.

7.1 – Capacidade de Carga 

Capacidade de Carga Bruta (B): É a carga total que o robô pode transportar incluindo o peso de sua estrutura.



Capacidade de Carga Liquida (L): É a carga transportável pelo robô, ou seja, a diferença entre a capacidade da carga bruta com o peso de sua estrutura.

8 – Configuração do Braço Mecânico O braço mecânico é constituído por juntas e elos. Existem várias combinações de elos e juntas, associados de acordo com as aplicações, formando assim uma configuração universal do braço mecânico. As juntas conectam as partes dos manipuladores

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8.1 – Braço Mecânico O braço é a parte do manipulador que está normalmente associada ao posicionamento, no espaço físico operacional. O braço é composto por elos constituídos por partes rígidas e são ligados entre si pelas juntas de ligação, conforme figura 8. Dois aspectos importantes do funcionamento de um braço mecânico corresponde ao sensoriamento do ambiente e como se realiza a programação do mesmo.

Figura 8 – Elos e Junta de um Braço Mecânico

8.2 – Tipos de Juntas Os braços de robôs podem ser formados por três tipos de juntas, demonstradas na figura 9 :  Juntas deslizantes (prismáticas), onde o movimento dos elos é linear;  Juntas de rotação, onde o movimento relativo dos elos é rotacional;  Juntas esféricas, que de certa forma é a combinação de três juntas rotacionais com o mesmo ponto de rotação.

Revolução (Rotacional)

Prismática (Linear)

Esférica

Figura 9 – Tipos de Juntas

8.3 – Grau de Liberdade (DOF) Grau de liberdade (DOF) é o numero total de movimentos independentes que um braço mecânico pode efetuar. Quando o movimento relativo ocorre em um único eixo, a articulação tem um grau de liberdade. Quando o movimento é por mais de um eixo, a articulação tem dois graus de liberdade. A maioria dos robôs

13 têm entre 4 a 6 graus de liberdade. Um braço com "6 DOF" é considerado altamente flexível.

8.4 – Envelope de Trabalho Envelope de trabalho ou área de trabalho nada mais é, do que o espaço ou volume de trabalho de um manipulador, ou seja, é a região dentro da qual o manipulador pode atuar ou o conjunto de todos os pontos que podem ser alcançados pela garra de um robô, durante sua movimentação. Assim, os componentes que fazem parte do seu local de trabalho devem ser arranjados para ficarem dentro desse volume de trabalho. Podemos encontrar vários modelos de robôs, representados pelas figuras 10,11,12,13 e 14.  8.4.1 – Cartesiano (PPP)

Figura 10 – Manipulador Cartesiano

 8.4.2 – Cilíndrico (RPP)

Figura 11 – Manipulador Cilíndrico

 8.4.3 – Esférico (RRP)

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Figura 12 – Manipulador Esférico

 8.4.4 – Articulado Horizontal – SCARA (RRP)

Figura 13 – Manipulador Articulado Horizontal SCARA

 8.4.5 – Articulado Vertical

Figura 14 – Manipulador Articulado Vertical

Os principais componentes que compõem a estrutura mecânica do robô são: atuadores, sistema de transmissão e os efetuadores.

8.5 – Atuadores Dispositivos que geram e impõem movimento a uma parte mecânica do braço do robô, pelo desenvolvimento de forças, baseado no principio físico de

15 energia. Podem ser, por exemplo, motores elétricos, cilindros hidráulicos ou pneumáticos, eletro-imã, etc. em muitas vezes associados a elementos de transmissão. Vejamos na Tabela 2 o comparativo com as características de três tipos de acionamentos. Caracteristicas Controle Velocidade Aceleração Precisão Custos

Elétricos Fácil. Possibilidade de ser elaborado Alta Média/Baixa Limitada pelo sistema de transmissão

Tipos de Acionamento Hidraulicos

Pneumáticos Muito dificil, devido a Fácil. Atraves do uso compressibilidade do de eletro valvulas Ar. Média/Alta Grande

Muito alta Baixa

Alta

Baixa

Relativamente Baixo Alto Tabela 2 – Características entre os acionamentos

Relativamente Baixo

8.6 – Sistemas de Transmissão: Quando é necessário imprimir um movimento à uma junta do braço mecânico, deve-se recorrer a atuadores que entregam energia mecânica através de um movimento. Mas os atuadores são fabricados com as características padronizadas, por isso em muitos casos não existem atuadores com as características exatas desejadas. Em outros casos, por uma questão de estrutura do robô, por exemplo, por falta de espaço físico, o atuador não pode ficar na junta ou no local da peça a ser movimentada, dessa forma, o atuador deve ser colocado num outro local, distante do ponto de aplicação de força. Por todas estas razões, torna-se necessário usar algum tipo de mecanismo para transmitir a potência gerada pelo atuador a um outro ponto de aplicação ou modificar o tipo ou as características do movimento gerado, Esses mecanismos são conhecidos com o nome de mecanismos de transmissão de potência mecânica. Alguns dos mecanismos mais utilizados serão tratados a seguir.  8.6.1 – Polias Um sistema de polias constitui uma máquina simples e talvez um dos primeiros mecanismos de transmissão utilizados. Consiste em duas rodas, geralmente com um canal ao longo das suas circunferências externas, chamadas de polias, conforme a figura 15. Por esses canais a uma correia fechada, com uma certa tensão, unindo as duas. Os centros das rodas são solidários com um par de eixos de maneira tal que estas possam girar livremente. Obviamente, a rotação de uma das rodas provocará uma rotação na outra.

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Figura 15 – Sistema de duas polias

Uma das vantagens deste mecanismo é a sua simplicidade mecânica, fazendo com que não seja necessário utilizar peças de alta precisão. Outra vantagem é que os eixos das polias não precisam estar perfeitamente paralelos para o sistema funcionar, não exigindo assim uma alta precisão nas peças de sustentação dos eixos. A principal desvantagem é que só serve para pequenas reduções de velocidade, em geral não maior de 30%. Outra desvantagem é que o tamanho mínimo em que pode ser montado o sistema pode ser maior do que o permitido em muitas aplicações.  8.6.2 – Engrenagens Um sistema de engrenagens é um dispositivo mecânico muito utilizado na configuração de mecanismos de transmissão de potência. Consiste num par de rodas dentadas ao longo das suas circunferências externas, chamadas de engrenagens, onde os dentes de uma delas encaixam nos dentes da outra. Assim a rotação de uma engrenagem imprimirá um movimento de rotação de sentido contrário na outra. Existem diversas formas de dentes; podem ser quadrados, triangulares, semicirculares, ou com algum outro perfil. O importante, para não travar o movimento é que em ambas engrenagens os dentes sejam de igual forma e de igual tamanho; o que pode mudar entre um a engrenagem e a outra é o número de dentes ao longo da sua circunferência. As engrenagens têm a vantagem de não terem correias, não há estiramento ou escorregamento possível. Isso permite que num par de engrenagens possa se obter uma alta redução de velocidade. Uma outra vantagem é que o conjunto é geralmente menor do que um sistema de polias, podendo ser colocado num espaço mais reduzido. Uma das desvantagens é que o par de eixos deve ser perfeitamente paralelo, pelo menos para as engrenagens com dentes retos para evitar que o sistema trave durante o movimento. Outra desvantagem é o erro por “backlash”, conforme figura 16, esse erro ocorre quando uma coroa gira sem a outra girar, isto acontece quando se inverte o sentido de giro e é provocado pela folga entre os dentes, que necessariamente deve ser maior que a largura do dente a encaixar nesse espaço.

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Figura 16: A folga entre os dentes provoca erro por “backlash”

 8.6.3 – Sistema de engrenagens harmônicas As engrenagens harmônicas constituem sistemas de transmissão onde podem ser obtidas grandes reduções com um erro por backlash desprezível, com as vantagens adicionais de serem leves e de pequenas dimensões. Este sistema consiste em três componentes básicas. A primeira é uma peça de contorno elíptico, cujo centro é solidário com o eixo do motor. A segunda é uma correia dentada flexível e fechada, com os dentes localizados do lado externo da correia. A terceira é um cilindro dentado com os dentes no lado interno. A correia flexível é colocada ao redor da roda elíptica, separada por bolinhas à maneira de rolamentos, para reduzir ao máximo o atrito. Esse conjunto é colocado dentro do cilindro dentado, conforme figura 17. Os dentes do cilindro devem ser da mesma forma e tamanho que os dentes da correia, sendo que o número total de dentes no lado interior do cilindro é igual ao número total de dentes do lado exterior da correia mais 2.

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Figura 17: Princípio de funcionamento das engrenagens harmônicas

O erro por backlash é muito pequeno devido à maior quantidade de dentes que estão em contato ao mesmo tempo. As engrenagens harmônicas requerem muito pouca manutenção e podem operar sem desgaste ao longo de toda sua vida útil. Todavia, são menos eficientes que um trem de engrenagens bem projetado.

19  8.6.4 – Correias Dentadas e Correntes Uma correia flexível, com dentes na sua superfície interna, pode ser movimentada por um par de engrenagens paralelas distantes. O tamanho e forma dos dentes devem coincidir tanto para as engrenagens quanto para a correia, conforme a figura 18.

Figura 18: Esquema de uma engrenagem e uma correia dentada

A vantagem deste sistema é que não há perigo de escorregamento, como no caso das polias, embora se a correia é de borracha pode se esticar caso a carga seja pesada demais para o torque resultante. O mesmo acontece com uma corrente com a vantagem sobre o caso da correia de que não há o problema do estiramento.  8.6.5 – Guias Dentadas Um dos mais antigos dispositivos utilizados para transformar um movimento de rotação num movimento linear é a guia dentada. Esta consiste numa barra de perfil retangular, feita de um material rígido, com dentes em um de seus lados ao longo do seu comprimento. Os dentes da engrenagem devem coincidir em tamanho e forma com os dentes da guia rígida, conforme figura 19. Este sistema pode ser visto utilizado amplamente em dispositivos automáticos para abertura de portões, embora em robótica não sejam tão comuns.

Figura 19: Conjunto de guia dentada e pinhão

20 Nesse sistema, também existe o erro por backlash, na mesma proporção nas engrenagens, visto que uma pequena folga entre os dentes é necessária para evitar que a guia se trave durante o movimento. Também este dispositivo serve pra transformar um movimento linear num movimento de rotação.  8.6.6 Parafusos de Acionamento Em robótica e em muitas outras aplicações, os parafusos de acionamento são freqüentemente usados para transformar um movimento rotativo num movimento linear. Este sistema consiste simplesmente num eixo cilíndrico roscado solidário com o eixo de um motor. Uma peça com uma rosca fêmea do mesmo tipo é roscada no eixo. Essa peça deve ter uma guia para evitar sua rotação durante o movimento. Assim, quando o eixo roscado girar acionado pelo motor, a peça, incapaz de girar por causa da guia avançará ou retrocederá dependendo do sentido de rotação do eixo, conforme figura 20.

Figura 20: Eixo roscado e parafuso

Os parafusos de acionamento têm a grande vantagem de reduzir a velocidade muito mais do que a guia dentada. Além disso, permitem uma precisão muito maior no posicionamento da peça que se desloca linearmente, já que um pequeno giro no eixo roscado pode produzir um movimento ínfimo na peça.  8.6.7 Cames Em alguns projetos mecânicos, às vezes existe a necessidade de gerar um movimento linear numa peça, mas com um deslocamento que descreva uma excursão periódica no tempo. Esta excursão pode ter forma simples, como por exemplo, uma senoidal, onde a posição da peça que se desloca linearmente descreve uma função seno de um período determinado. Em outras ocasiões, a função descrita pela excursão da posição linear da peça

21 pode ter formas bem mais complexas. Para essas necessidades utiliza-se um dispositivo chamado de “came”. Este dispositivo consiste numa roda com um perfil determinado, solidária com o eixo do motor. A peça a se deslocar linearmente deve estar guiada para poder efetuar apenas um movimento linear, e deve ter uma ponta em contato com o perfil da roda, pressionando-a com uma mola. Dessa maneira, quando a roda gira, o perfil irregular faz com que a peça seja movimentada para cima e para baixo, efetuando um deslocamento que depende do perfil da roda. Um esquema de um came pode ser observado na figura 21.

Figura 21: O seguidor do came sobe e desce para acompanhar o contorno da roda: (a) movimento do came em função do ângulo de rotação;(b) conjunto de came e seguidor.

Observe que o perfil da roda deve ser projetado cuidadosamente para a peça poder efetuar a excursão desejada. Se, por exemplo, esse perfil for redondo, é obvio que a peça não efetuará movimento nenhum. O perfil da roda não pode apresentar variações bruscas de raio. A sua mudança ao longo de toda a volta deve ser suave, caso isso não aconteça, corre-se o risco da peça travar.

8.7 – End Effector – Atuador Final O atuador final (end effector) é todo um sistema montado na extremidade do vínculo mais distante da base do robô, cuja tarefa é agarrar objetos, ferramentas e/ou transferi-las de um lugar para outro. São exemplos de atuadores a pistola de solda, garras e pulverizadores de tintas. A operação do atuador é o

22 objetivo final na operação de um robô, assim todos os demais sistemas (unidades drives, controles, etc.) são projetados para habilitar sua operação. O atuador é de extrema importância na execução de uma tarefa, portanto é necessário que o mesmo seja adequadamente projetado e adaptado as condições do seu meio e área de trabalho. Para executar seu trabalho, o robô necessita de uma ferramenta que pode ser simples, como uma pistola de solda a ponto ou uma lixadeira. Ou de uma ferramenta complicada, como as utilizadas para manusear pára-brisas de automóveis. Essa ferramenta, denominada órgão terminal, e é fixada no punho do robô, alguns exemplos são demonstrados na figura 22.

Figura 22 – Tipos de Efetuadores

Existem dois tipos de atuadores: Garras e Ferramentas.  8.7.1 – Garras Magnéticas Manuseamento de materiais ferrosos, especialmente na forma de chapas ou placas metálicas. As vantagens deste tipo de garra estão relacionadas com o tempo para pegar as peças muito mais rápido e a adaptação a variações nos tamanhos das peças a pegar. Em compensação as desvantagens são: o magnetismo residual; o deslizamento lateral das peças durante o transporte e a impossibilidade de apanhar apenas uma chapa de uma pilha.  8.7.2 – Garras de sucção Manuseamento de objetos planos, lisos e limpos (condições necessárias para que se forme um vácuo satisfatório). Exemplo: placas de vidro.  8.7.3 – Garras adesivas Indicadas para o manuseamento de têxteis e outros materiais leves.

23  8.7.4 – Garras de agulhas Indicadas para manusear materiais macios e que possam ser perfurados, ou pelo menos picados. Exemplo: têxteis, plásticos, borrachas, etc.  8.7.5 – Garras insufláveis ou de diafragma Indicadas para aplicações que envolvam a manipulação de objetos frágeis.  8.7.6 – Garras com dedos articulados Indicados para o manuseamento de objetos frágeis.  8.7.7 – Garra universal ou mão de Standford/JPL Desenvolvimento de uma garra que permita pegar e manusear uma grande variedade de objetos com diferentes geometrias. Ferramentas para Robôs Atuadores finais cuja finalidade é realizar trabalho sobre uma peça em vez de pegar nelas.  8.7.8 – Pinças de solda por pontos Constituídas por dois elétrodos, que ao fechar provocam a agem de corrente elétrica num ponto da chapa a soldar, criando a fusão dos materiais.  8.7.9 – Tochas de solda por arco elétrico Esta é a aplicação em que os robôs são mais utilizados. A alimentação de energia elétrica, gás e fio são efetuados ao longo do braço do robô.  8.7.10 – Pistolas de pintura As pistolas de pintura têm por função vaporizar a tinta, podendo ser do tipo elétrico ou pneumático.  8.7.11 – Ferramentas rotativas Necessitam de movimento para efetuar a sua função, estando a ferramenta fixa na extremidade do robô. Uma aplicação típica é a fixação de parafusos.

24

9 – Sensores Elementos destinados à medição do estado interno do manipulador bem como á verificação do ambiente exterior. Os principais tipos de sensores utilizados em robôs industriais são: Fins de curso, sensores de força, detector de proximidade, etc. A importância do sensor é demonstrada na figura 23.

Figura 23 – Sistema de controle simples

Podemos encontrar encorders incrementais(relativos), figura 24 e encoder absolutos, figura 25, com codificação ótica, os encorders apresentam um tempo de resposta rápida no controle e não possui contatos sujeitos ao desgaste.

Figura 24 – Encoder relativo e sistema de medição direta

Figura 25 – Encoder Absoluto e sistema de medição direta

25

10 – Aplicação As possibilidades de aplicação de robôs industriais são muito amplas. Apesar de se concentrarem em áreas determinadas, a cada dia, graças a sua característica de máquina universal, os robôs ganham uma nova aplicação, substituindo o homem como uma máquina-ferramenta.

10.1 – Manipulação de material A função principal de um robô é manipular materiais, conforme figura 26. Isto não acrescenta valor ao produto, mas somente custo. Portanto, deve ser cuidadosamente estudada para se obter uma forma de manuseio eficiente e barata. Entre as operações de manuseio mais comuns, realizadas pelos robôs, estão as de carregamento e descarregamento de máquinas, bem como as de paletização e despaletização. Paletizar significa distribuir ou arranjar peças sobre um pallet. Despaletizar é retirar esses elementos do pallet, para serem processados, armazenados, embalados. Pallet é o nome que se dá à bandeja ou estrado sobre o qual podem ser dispostos elementos como peças, sacos, caixas.

Figura 26 – Robô movimentando peças

26 Os robôs também podem manusear peças para a montagem de um determinado produto. É o que ocorre quando se ajusta um pára-brisa na carroceria de um automóvel.

10.2 – Soldagem Os processos de soldagem MIG e por resistência elétrica (solda a ponto) são as aplicações mais populares dos robôs industriais. O principal usuário dos robôs de solda a ponto é a indústria automobilística. A figura 27 mostra, esquematicamente, uma estação de soldagem de carrocerias de automóveis formada por robôs. Em algumas das linhas, é possível associar-se a cada carroceria um sistema de identificação. A carroceria, ao ar pela estação, é identificada como sendo deste ou daquele veículo. Com essa informação, aciona-se o programa de soldagem apropriado. Assim, uma mesma linha pode trabalhar com tipos diferentes de automóveis, de modo flexível.

Figura 27 – Estação de soldagem de carrocerias de automóveis

27

11 – Sistema Robótico O sistema robótico é constituído pelo braço mecânico, por um controlador, e por um dispositivo de comunicação chamado TEACH PENDANT (TP). A comunicação com o robô (controlador) é feita através do TEACH PENDANT e ou de um terminal através de uma comunicação RS-232. Este último usado um PC que roda um software de controle do terminal chamado ATS (Advanced Terminal System) que facilita a comunicação entre o PC e o Robô (controlador). A figura 28 representa a disposição de um sistema robótico.

Figura 28 - Sistema Robótico

11.1 – Controlador O controlador atua como o “cérebro” do sistema, sendo não só responsável pelo controle dos eixos do braço, mas também pelas tarefas de geração de trajetória e manutenção e execução de programas. A comunicação com o controlador e deste para o exterior é efetuada através de três possíveis interfaces:  Teach Pendant  Entradas / Saídas Digitais  Comunicação série por uma linha RS-232 O controlador possui 16 entradas digitais bem como 16 saídas digitais para comunicação com outros dispositivos. Estas entradas e saídas são controladas

28 pelos programas em memória podendo-se assim atuar sobre as saídas sinalizando um dispositivo externo e observar as entradas para detecção de acontecimentos causados por dispositivos externos tais como sensores de proximidade ou outros equipamentos. Na figura 29 podemos observar o esquema do controlador.

Figura 29 –

Controlador do robô

A legenda a seguir apresenta os dados da figura 29: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

-

Interruptor principal LED indicador ligado/desligado Interruptor para corte de energia aos motores Cooler Botão de parada de emergência Fonte de alimentação disponível de 12 V DC Saídas de relés (os NA e NF) Saídas em coletor aberto Entradas digitais LEDs indicadores do estado das saídas digitais LEDs indicadores do estado das entradas digitais

11.2 – Teach Pendant O terminal de comunicação de mão (TEACH PENDANT), permite definir posições, efetuar movimentos (manualmente eixo a eixo ou para uma posição

29 dada) e mesmo executar programas que estejam na memória do controlador. A figura 30 representa o TP.

Figura 30 –

Teach

Pendant

1 – Indicador do sistema de coordenadas em uso: TS – coordenadas de eixo; XYZ – coordenadas cartesianas; 2 – Indicador do grupo de controle ativo: A – eixos do braço; B – Base linear (trilho); 3 – Alterar a velocidade (de 1 a 100%); 4 – Selecionar o sistema de coordenadas; 5 – Executar (rodar) um programa; 6 – Ligar ou desligar o controlador (motores sem energia); 7 – Parada de emergência; 8 e 13 – Movimentar segundo o eixo cartesiano Y ou a junta do ombro;

30 9 e 14 - Movimentar segundo o eixo cartesiano X ou a junta da base; 10 e 15 - Movimentar segundo o eixo cartesiano Z ou a junta do cotovelo; 11 e 16 - Movimentar segundo o eixo de PITCH; 12 e 17 – Movimentar segundo o eixo de ROLL; 18 a 27 – Controlar os demais eixos (7 a 11) e teclas numéricas; 28 – Gravar uma posição numérica; 29 – Abrir ou fechar a garra; 30 – Ir para uma determinada posição; 31 – Selecionar o grupo de controle; 32 – Tecla de ENTER.

12 – Usos contemporâneos dos robôs Os manipuladores industriais possuem capacidades de movimento similares ao braço humano e são os mais comumente utilizados na indústria. As aplicações incluem soldagem, pintura e carregamento de máquinas. A indústria automotiva é um dos campos que mais se utiliza desta tecnologia, onde os robôs são programados para substituir a mão-de-obra humana em trabalhos repetitivos ou perigosos. A adoção generalizada deste tipo de tecnologia, entretanto, foi atrasada devido à avaliabilidade de funcionários baratos e aos altos requerimentos de capital dos robôs. Outra forma de robôs industriais é o AGVs (Veículos Guiados Automaticamente). Os AGVs são utilizados em estoques, hospitais, portos de containers, laboratórios, instalações de servidores, e outras aplicações onde o risco, confiabilidade e segurança são fatores importantes. De mesma forma, o patrulhamento autônomo dos robôs de segurança estão aparecendo como parte de alguns prédios automatizados. No começo do século XXI, os robôs domésticos começaram a surgir na mídia, com o sucesso do Aibo, da Sony e uma série de fabricantes lançando seus aspiradores robóticos, tais como a iRobot, Electrolux, e Karcher. Cerca de 1.000.000 de unidades de aspiradores foram vendidas em todo o mundo até o final de 2004. A iRobot planeja produzir um robô de mapeamento similar no tamanho e forma aos aspiradores robôticos. As corporações japonesas foram bem sucedidas em seus desenvolvimentos de protótipos de robôs humanóides e planejam utilizar esta tecnologia não apenas nas linhas de produção, mas também nos lares japoneses. Existem expectativas no Japão de que os cuidados caseiros para a população idosa podem ser melhor realizados através da robótica. Enquanto a tecnologia robótica obteve um certo grau de maturidade, o impacto social destes robôs é largamente desconhecido. O campo dos robôs sociais está emergindo e investiga as relações entre os robôs e os humanos. Um ludobot é um exemplo de um robô social dedicado ao entretenimento e companhia. Os robôs também são comumente utilizados como uma forma de Arte de Alta Tecnologia. Eles ainda podem ser classificados da seguinte forma:

31 1ª geração: Repetem uma seqüência de instruções pré-gravadas, os executadores, são incapazes de obter qualquer informação sobre o meio. Podem realizar apenas movimentos pré-programados e as informações que eles retornam sobre o ambiente de operação é mínima. 2ª geração: Possuem malhas fechadas de realimentação de informações sensorial. Desta forma tomam decisões de acordo com base nos sensores. 3ª geração: São os robôs controlados por sistemas avançados de automação, como exemplo os controlados por visão, ou seja, através de processamento de imagem.

13 – Desenvolvimentos atuais Quando os roboticistas tentaram imitar os movimentos humanos e de animais em robôs, eles descobriram que isto era muito difícil de ser realizado, necessitando de muito mais poder computacional do que estava disponível na época. Então, foi dada ênfase a outras áreas de pesquisa. Robôs simples utilizando rodas conduziram experimentos sobre comportamento, navegação e planejamento de percursos. Estas técnicas de navegação atualmente se encontram disponíveis nos sistemas de controle de robôs autônomos. O exemplo mais sofisticado de um sistema de navegação autônomo disponível inclui um sistema de LASER e o sistema VSLAM (Localização e Mapeamento Visual Simultâneos) da ActivMedia Robotics e da Evolution Robotics. Os engenheiros estudaram diversas formas para fazer com que os robôs caminhassem, ele começaram com pequenos hexapodes e outras plataformas com muitas patas. Estes robôs imitavam os insetos e antrópodes em forma e função. Estes tipos de corpos oferecem alta flexibilidade e adaptividade a muitos ambientes, porém o custo da complexidade mecânica tem adiado sua adoção pelos consumidores. Com mais de quatro patas, estes robôs são estaticamente estáveis, o que os torna mais fáceis para se trabalhar. O objetivo da pesquisa com robôs bípedes é obter uma caminhada utilizado movimento ivo-dinâmico que imite o movimento humano. Temos algum progresso recente na locomoção bípede, entretanto um caminhar bípede robusto ainda não foi atingido. Os manipuladores robóticos podem ser muito precisos, porém apenas quando uma tarefa poder ser totalmente descrita. Outro problema técnico que impede uma maior adoção dos robôs é a complexidade de manusear objetos físicos em um ambiente natural caótico. Sensores de toque e melhores algoritmos de visão podem resolver este problema. O UJI Online Robot da Universidade Jaume I da Espanha é um bom exemplo de um progresso atual neste campo. Recentemente, grandes progressos tem sido realizados na área da robótica médica, em duas companhias, a Computer Motion e a Intuitive Surgical, recebendo uma aprovação regulatória na América do Norte, Europa e Ásia para que seus robôs sejam utilizados em procedimentos cirúrgicos médicos invasivos. A automação em laboratórios é uma área crescente. Nesta, os robôs são utilizados para transportar amostras químicas ou biológicas entre instrumentos tais como incubadores, recipientes e leitos. Outros lugares onde a robótica poderá substituir o trabalho humano é na exploração do fundo do mar e espacial. Para

32 estes trabalhos, os corpos do tipo artropode são geralmente preferidos. Mark W. Tilden, do Los Alamos National Laboratories, se especializou em robôs baratos com patas dobradas sem juntas, enquanto outros buscam reproduzir o movimento complexo dos caranguejos. Robôs experimentais com asas e outros modelos se encontram no princípio de seu desenvolvimento. Os "nanomotores" e os "smart wires" podem reduzir drasticamente a quantidade de energia utilizada para realizar os movimentos, enquanto a estabilização em vôo pode ser melhorada por giroscópios extremamente pequenos. Um dos motivos mais significativos para estes trabalhos é o interesse militar em tecnologias de espionagem.

14 – Expectativas futuras Alguns cientistas acreditam que os robôs serão capazes de se aproximarem a uma inteligência semelhante à humana na primeira metade do século 21. Mesmo antes destes níveis de inteligência teóricos serem obtidos, especula-se que os robôs podem começar a substituir os humanos em muitas carreiras com trabalho intensivos. O pioneiro da cibernética Norbert Wiener discutiu alguns destes temas em seu livro The human use of human beings (1950), no qual ele especulou que a tomada de trabalhos humanos pelos robôs pode levar a um aumento no desemprego e problemas sociais a curto prazo, porém que a médio prazo isto pode trazer uma riqueza material às pessoas na maioria das nações. Alguns acreditam que estes robôs coletivamente podem formar um "proletariado robô", ou classe operária, que permitiria que os humanos se preocuem principalmente com o controle dos meios de produção (tais como os equipamentos de fazendas e indústrias), assim aproveitando os frutos dos trabalhos dos robôs. Tal mudança na produção, distribuição e consumo de mercadorias e serviços iria representar uma mudança radical do sistema socioeconômico atual, e para evitar a pobreza normalmente causada pelo desemprego e para poder aproveitar os frutos do trabalho robôtico, acredita-se que o proletariado humano teria que derrubar a classe dominante, estando de acordo com as previsões de Marx. A robótica provavelmente continuará sua expansão em escritórios e residências, substituindo aparelhos "não inteligentes" com seus equivalentes robóticos. Robôs domésticos capazes de realizar muitos trabalhos caseiros, descritos nas histórias de ficção científica e mostrados ao público nos anos 60, continuarão a ser aperfeiçoados. Aparentemente existe um certo grau de convergência entre humanos e robôs. Alguns seres humanos já são ciborgues, com alguma parte do corpo ou mesmo partes do sistema nervoso substituídos por equivalentes artificiais, tais como o marcao. Em muitos casos a mesma tecnologia pode ser utilizada tanto na robótica quanto na medicina. Mesmo não sendo robótica restrita, existem alguns estudos nesta área.

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15 – Competições de robôs Dean Kamen, o fundador da FIRST e da American Society of Mechanical Engineers (ASME) criou um fórum competitivo que visa inspirar nas pessoas jovens, em suas escolas e comunidades uma apreciação pela ciência e tecnologia. Em 2003 a competição atingiu mais de 20.000 estudantes em mais de 800 times em 24 competições. Estes times vêm do Canadá, Brasil, Reino Unido e Estados Unidos. Ao contrário das competições de sumô que ocorrem em alguns eventos, ou as competições Battlebots na televisão, estas competições incluem o processo de criação do robô. A RoboCup é uma organização competitiva dedicada ao desenvolvimento de um time de robôs humanóides totalmente autônomos que possa vencer o campeão mundial de futebol por volta do ano 2050. Existem muitas ligas para simulação de humanóides de tamanho real. A RoboCup Jr. é similar à RoboCup, porém é uma competição para qualquer pessoa com menos de 18 anos de idade, e é um pouco mais fácil do que a RoboCup normal. A RoboCup Jr. inclui três competições: futebol, resgate e dança. O DARPA Grand Challenge é uma competição para veículos robóticos completar um percurso de 200 milhas (366 Km) no deserto de Mojave em um tempo limite de 10 horas. O prêmio ainda não tinha sido atingido até 2004. A maior distância que um participante já tinha conseguido atingir foi de apenas 7.4 milhas. Entretanto, o prêmio de 2005 de $2.000.000 foi conseguido pela Universidade de Stanford com 6 horas e 53 minutos. Nesta corrida, quatro veículos completaram o percurso com sucesso. Esta é uma das mostras de quão rápido a visão e navegação robótica estão evoluindo. O Intelligent Ground Vehicle Competition (IGVC), é uma competição para veículos terrestres autônomos que devem atravessar obstáculos em ambientes abertos sem nenhuma intervenção humana. Esta competição internacional ada pela Association for Unmanned Vehicle Systems International (AUVSI), é uma competição de projetos estudantis de nível universitário e tem mantido competições anuais desde 1992. Os Centennial Challenges são campeonatos da NASA com prêmios visando avanços tecnológicos não financiados pelo governo, incluindo a robótica, por cidadãos estadunidenses. A popularidade dos programas de televisão Robot Wars Robotica e Battlebots, sobre competições de nível colegial de sumo entre robôs, o sucesso das "bombas inteligentes" e dos UCAVs em conflitos armados e os "gastrobots" comedores de grama na Flórida, sugerem que o medo de uma forma de vida artificial nociva, que entre em competição com a vida selvagem não é uma ilusão. O worldwide Green Parties em 2002 pediu ao público que aumenta-se sua vigilância contra tal tipo de competição, como base em preocupações de

34 biosegurança. Assim como ocorreu com as preocupações de Aldous Huxley sobre a clonagem humana, as questões que Karel Čapek levantou anteriormente na ficção científica se tornaram debates reais.

16 - Segurança na Robótica Os robôs são máquinas potencialmente perigosas, sendo o número de acidentes ocorridos durante a sua programação ou manutenção. • Causas dos erros: falha no sistema de controle, erros de software, interferências elétricas; entrada não autorizada de pessoas na área de trabalho; falhas elétricas, pneumáticas ou hidráulicas; falhas mecânicas: fadiga, sobrecargas, corrosão; falhas ambientais: poeiras, fumos, radiações, etc.; incêndios: salpicos por exemplo na soldadura. • Normas internacionais: Norma ISO 10210; Norma ANSI/IRIA R15.06-1986; Norma Alemã DIN EN 775.

16.1 – Medidas de Proteção ivas Regras implementadas de forma a evitar a ocorrência de situações que possam levar à ocorrência de acidentes. As marcações e os sinais que indicam as zonas de perigo devem diferir claramente de todas as outras marcações existentes na fábrica; O robô só deve ser operado manualmente em condições de programação ou de erro; A célula do robô deve ser mantida numa condição ordeira e limpa; Evitar roupas largas ou que possam facilmente ficar presas no robô.

16.2 – Medidas de Proteção Ativas As medidas de proteção ativas destinam-se a limitar os efeitos da ocorrência de acidentes. Exemplos: Circuito de parada de emergência; Prefixação das saídas e vedação das células robotizadas; Proteção contra colisões.

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17 – Programação Os programas em robótica são escritos em linguagens de programação adequadas (verificar no anexo A) veja alguns exemplos :  ARMBASIC (baseada em BASIC – Microbot INC.)  VAL (Unimation Inc. – Robôs PUMA).  ACL (Advanced Control Language) utilizada para os robôs da Eshed Robotec (SCORBOT) Um dos primeiros os em muitas aplicações de robótica é recordar as posições do robô. O teach pendant (TP) simplifica e executa esta tarefa, entre outras. Os métodos de programação de robôs dividem-se em dois tipos: off-line e on-line. Na programação off-line ou “fora-de-linha”, usam-se linguagens de programação semelhantes ás utilizadas na programação de máquinas-ferramenta CNC. Os movimentos do robô e sua programação englobam duas tarefas básicas: – alcançar uma posição alvo programada; – mover-se ao longo de uma trajetória programada com velocidades definidas.

17.1 – Programação “Off-line” Por meio das linguagens de programação, pode-se controlar os movimentos do robô numa sala, longe do ambiente de trabalho real da máquina. Em um robô encarregado de executar a solda a ponto de uma carroceria de um automóvel, alguns dos pontos de solda estão localizados em regiões de difícil o. Para levar seu órgão terminal a esses locais, o robô precisa ser capaz de efetuar vários movimentos. Algumas características da programação Off-line :  Calibração do modelo do robô e da célula.  Geração do código para o robô: programas desenvolvidos na linguagem nativa do robô e programas desenvolvidos em linguagem neutra.  Descarga do programa para o robô. Portanto, apesar do progresso no desenvolvimento de métodos de programação off-line, as dificuldades ainda persistem e acabaram popularizando a programação on-line, em que se diz que o robô é ensinado.

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17.2 – Programação “On-line” Utilizamos um pequeno de controle manual chamado teaching box, ou teach pendant, que podemos traduzir como “caixa de ensinamento” ou, mais tecnicamente, “ de controle manual”. Com o auxílio desse de controle, movimentamos os eixos do robô até o primeiro ponto da trajetória desejada e armazenamos a posição desse ponto na memória do controlador. Em seguida, deslocamos o órgão terminal para o ponto seguinte da trajetória e armazenamos esse novo ponto. Repetimos o procedimento para todos os pontos que formam a trajetória, como a da soldagem de pára-lamas de automóvel. Assim, “ensinamos” ao robô a trajetória que deve ser percorrida, bem como a orientação do órgão terminal em cada um desses pontos. Durante a operação automática, simplesmente mandamos o robô repetir o que lhe foi ensinado e pronto. A desvantagem desse método de programação, no entanto, está na necessidade de interromper o trabalho normal de produção do robô para ensinar-lhe uma nova tarefa.

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18 – ACL – Advanced Control Language ACL é a linguagem de programação do controlador multi-tarefas SCORBOT. Capacidades dos ACL:      

Execução direta dos comandos do robô; Controle de dados input/output; Programação do robô; Execução simultânea de programas; Execução sincronizada de programas; Arquivos de simples gerenciamento.

O objetivo do sistema do robô SCORBOT é permitir ao usuário o controle do robô. A programação dos robôs pode ser resumida em duas partes :  

Gravar as posições do robô Escrever o programa

18.1 – Movendo o Robô 18.1.1 - Homing A localização dos eixos do robô é monitorada pelos “encoders”, conforme demonstrado anteriormente. Para obter a posição desejada, é necessário alcançar a posição inicial ou posição HOME. Microchaves são montadas em cada eixo do robô. O programa HOME move cada eixo até a microchave ser pressionada, depois move o eixo lentamente até a microchave ser liberada. Devemos usar a posição HOME cada vez que o controlador for ligado para “zerar” ou referenciar o robô e antes de desligar o robô deve ser enviando para a posição de HOME (GO POSITION 0 ENTER) para manter a posição do robô, caso contrário após a desernegização dos motores o braço poderá “cair”, colidindo com algum equipamento. Para executar o Home :  pelo TP : RUN 0 ENTER 

38 

pelo computador digitar : home ENTER

O robô do laboratório de FMS do Senai de ville possui um ório Trilho, ou Linear Slide Base, utilizado para movimentação do Robô. Como o conceito de enconder é o mesmo para o trilho, também deve ser feito o Home do trilho, e este só pode ser executado pelo computador digitando : home 7 ENTER

18.1.2 – Velocidade do Robô A velocidade de operação do robô pode ser modificada para mover, executar um programa ou gravar alguma posição no robô. A velocidade máxima do braço do robô é 600mm/seg. Para definir a velocidade do robô é utilizada a regra da porcentagem, onde uma velocidade de 100 corresponde a velocidade máxima, 50 a metade da velocidade e 1 a velocidade mínima. Ao ligar o controlador a velocidade do robô é 50, ou seja 50% da velocidade máxima. Para as aulas práticas a maior velocidade que deverá ser utilizada é de 60, pois os mecanismos com correia sofrem muitos desgastes acima desta velocidade. Para alterar a velocidade para 30% por exemplo devemos proceder :  No TP : SPEED 30 ENTER  No computador : speed 30 ENTER 

18.1.3 – Sistemas de Coordenadas Pressionando a Tecla do TP : XYZ/TS, aparecerá no display qual opção foi selecionada. Com o sistema TS, o braço do robô será movido de acordo com a junta selecionada pelo teclado do TP. Com o sistema XYZ, os comandos movem a ponta do gripper (garra) nas direções X, Y ou Z, enquanto permanecem constantes os movimentos de pitch e roll em relação à origem do sistema de coordenadas. 

Exercício 1 : Mover o Robô para uma posição aleatória, utilizando os comandos do TP, seja pelo modo de juntas ou sistema XYZ.

18.2 – Gravar as posições Podemos gravar as posições por onde o robô a, através do Teach Pendant (TP), ou do computador. 

18.2.1 - Através do TP :

39 No visor do TP, à esquerda aparecem as letras A ou B, selecionadas pelo botão “Group Select”. O grupo A refere-se aos movimentos do robô e o grupo B refere-se aos movimentos do trilho. Após a movimentação do robô até o ponto desejado, devemos escolher um número (1 por exemplo) para esta posição e grava-la através dos comandos : RECORD POSITION 1 ENTER Mover o robô para outra posição qualquer e gravar como 2 por exemplo: RECORD POSITION 2 ENTER. Agora para movimentar entre uma posição e outra usamos os comandos: GO POSITION 1 ENTER E posteriormente GO POSITION 2 ENTER. 18.2.2 - Através do Computador: Mover o braço do robô para a posição desejada e digitar : HERE 1 ENTER Grava o ponto atual do braço do robô como 1. 

18.3 – Escrever e editar programas ACL Os comandos ACL podem ser: Comandos diretos: São executados imediatamente após serem digitados na tela de comando diretos 



Comandos indiretos: São usados no programas escritos no modo de edição e executados depois.

Alguns comandos funcionam nos dois modos. 

18.3.1 – Editando comandos diretos

40 Após ligar o computador e o controlador, abrir o software do ACL, na tela de comando diretos aparece no canto superior esquerdo o sinal de maior ( > ). Os comandos digitados devem ser sempre seguidos de ENTER para serem executados. COMANDO PRINT Exemplo: print “texto” Mostra texto na tela. O Comando print mostra os valores que estiverem entre aspas ou valores de variáveis na tela. COMANDO OPEN Exemplo: open Abre a garra do robô O comando Open pode ser usado como direto ou indireto ou ainda no TP, com a mesma função. COMANDO CLOSE Exemplo: close Fecha a garra do robô O comando Close pode ser usado como direto ou indireto ou ainda no TP, com a mesma função. COMANDO SPEED Exemplo : speed 60 Define a velocidade de operação como 60% do total. Este comando pode ser usado tanto na tela de comando direto, quando indireto. COMANDO SHOW SPEED Mostra na tela o valor atual do SPEED, o grupo A, refere-se ao braço do robô e o grupo B refere-se ao trilho.



18.3.2 – Criando Programas Um programa é uma série de comandos ordenados. Deve ter um nome com até 5 caracteres alfanuméricos para ser referenciado. Quando rodamos um programa, instruímos o computador para executar os comandos em ordem.

COMANDO EDIT Exemplo: edit teste Cria um programa chamado teste O comando Edit é usado para criar ou modificar um programa. Ao ser executado este comando irá “abrir” a tela do editor (dentro do programa).

41 No modo de edição para mudar de linha não devem ser pressionadas as teclas de navegação (cima, baixo, esq.e direita) do teclado, utilizar os comandos de edição Comandos de Edição: ENTER mostra a próxima linha P ENTER move para a linha anterior S ENTER move para a primeira linha S n ENTER move para a linha n DEL ENTER deleta a linha anterior L n1 n2 mostra as linhas de n1 até n2 COMANDO EXIT Exemplo: exit Fecha e compila o programa do edit O comando Exit pode ser digitado em qualquer linha do programa para encerra-lo e voltar à tela de comandos diretos. Este comando também checa a validade do programa, mostrando o resultado na tela. COMANDO PRINTLN Exemplo: println “texto” Pula uma linha e mostra texto na tela O Comando println move o cursor para uma nova linha na tela antes de imprimir a mensagem. É um comando indireto e por isso só pode ser usado no modo de edição. COMANDO RUN Exemplo: run teste Executa o programa teste O Comando run executa o programa criado/modificado pelo edit. COMANDO LIST Exemplo: list teste Mostra o conteúdo do programa teste O comando List permite ver o programa sem entrar no editor. Na última linha do programa aparece a palavra END, que é escrita automaticamente quando digitamos o comando Exit. COMANDO ABORT Exemplo: a Aborta os movimentos do robô Este comando pára imediatamente a execução de um programa. Pode ser usado usando somente a letra a <enter> ou +a ou ainda a tecla abort (vermelha) do TP. COMANDO DIR Exemplo: dir

42 Mostra a lista de todos os programas armazenados na memória do controlador. COMANDO RENAME Exemplo: rename atual novo Muda o nome do programa de atual para novo Muda o nome do programa sem alterar o conteúdo COMANDO COPY Exemplo: copy atual novo Copia o programa atual para novo Copia um programa com um novo nome. COMANDO REMOVE Exemplo: remove atual Apaga o programa atual Apaga o programa da memória do controlador. Para maior segurança o programa só será apagado se for digitado YES em resposta a pergunta do Remove. COMENTÁRIO Comentário é uma nota explicativa inserida no programa. Não é um comando de execução e não afeta a execução do programa. São normalmente usados em programas longos e auxiliam o entendimento do mesmo. Para fazer um comentário no programa use * no início da linha. Exercício 2 Montar um programa que abra a garra do robô e escreva na tela garra aberta, depois feche a garra do robô e escreva garra fechada.

18.4 – Movendo o robô manualmente. Os movimentos comandos pelo TP tem equivalentes nos comandos ACL. Estes comandos são intencionais para usuários que não possuem o TP. Se o TP estiver disponível é mais conveniente usa-lo para mover o robô. Para ativar ou desativar o controle manual do robô na tela de comandos diretos ou no modo edit pressione : Alt+M ou ~ A Tabela 3 representa os comandos usados no modo manual :

43 Tecla X J 1 Q 2 W 3 E 4 R 5 T 6 Y 7 U S C F

Função muda sistema de coordenadas move a base move o ombro (shoulder) move cotovelo (elbow) move pitch (punho) move roll (punho) controla garra(gripper) move trilho determina a velocidade Controlador

Opção XYZ TS direita esquerga cima baixo cima baixo cima baixo direita esquerga abre fecha direita esquerga % habilita desabilita

Tabela 3: Comando Manuais

COMANDO MOVE Exemplo: move 1 Move o braço do robô para a posição 1 Move o robô para aposição desejada. Este comando não espera o término do comando anterior para ser executado. Usado preferencialmente na tela de comandos diretos, por questões de segurança. COMANDO MOVED Exemplo: moved 1 Move o braço do robô para a posição 1 Move o robô para a posição desejada somente após o término da execução do comando anterior. Usado apenas como um comando indireto dentro do editor. Exercício 3 Crie um programa que movimente o braço do robô por três pontos distintos, abra e feche a garra. Toda vez que a garra abrir/fechar deverá aparecer na tela a mensagem “Garra Aberta” ou “Garra fechada”, assim como uma mensagem quando terminar o programa.

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COMANDO MOVELD Exemplo: moveld 1 Move o braço do robô por uma reta até a posição 1 Move o robô ao longo de uma trajetória linear (linha reta) a partir da localização atual para a posição desejada. A velocidade do movimento linear determina a precisão da trajetória.

18.5 – Programando estruturas – Loops Todos os comandos tratados até agora são executados consecutivamente. Um programa é executado da primeira até a última linha, lendo uma a uma. Ao interromper esta ordem e, partindo de um ponto do programa manda-lo para um outro ponto qualquer estaremos fazendo um Loop. COMANDO GOTO E LABEL Criam loops no programa O comando LABEL marca uma localização no programa. O comando GOTO faz o programa saltar para a linha marcada pelo LABEL. Exemplo : Label 1 Moved 1 Open Moved 2 Goto 1 Move o braço do robô para o ponto 1, abre a garra, move o braço para o ponto 2 e retorna o processo. Exercício 4 Refazer o exercício 3 e colocar uma estrutura de repetição no início do programa.

18.6 – Definindo Posições Para definir posições via TP ou modo manual move-se o robô para certa posição, determina um número e assegura-lhe as coordenadas para este ponto. Quando o nome da posição for definido por números permite que a posição seja ada via TP. COMANDO DEFP Exemplo: defp 13 Cria a posição de nome 13 no grupo A Cria uma posição no grupo A ou B. Quando o grupo não é especificado, grupo A(braço do robô) é assumido. É um comando de definição, isto é, não gera uma linha no programa, modo edit. Pode ser usado na tela de comandos diretos.

45 COMANDO LISTP Lista as todas posições já definidas. COMANDO DELP Exemplo: delp 13 Deleta a posição 13, definida anteriormente COMANDO HERE Exemplo: here 10 Define o posição atual do braço do robô com o nome 10. Assegura coordenadas para uma posição do robô. Estando o robô na posição desejada, através do comando HERE esta posição fica gravada no nome dado. COMANDO LISTPV Exemplo : listpv 13 Mostra as coordenadas da posição 13 Mostra na tela as coordenadas definidas para a posição descrita. COMANDO LISTPV POSITION Mostra as coordenadas da posição atual do robô. A unidade para as coordenadas cartesianas é décimo de milímetro para as direções X, Y e Z e décimos de graus para o pitch (P) e roll (R). COMANDO HERER Permite definir uma posição relativa a outra, ou definir uma posição em relação a posição atual do robô. Para demonstrar este comando, determine uma posição 6, relativa a posição 5 (já definida) como segue : Mova o robô para a posição 5 – MOVE 5 Mova a base do robô aproximadamente 20º Grave a posição atual como sendo posição 6 relativa a posição 5 – HERER 6 5  Veja as coordenadas das posições 5 e 6 e compare-as – LISTPV 5 e LISTPV 6   

Nota para cada eixo, é dada a diferença nas unidades do encoder entre a posição 5 e a posição 6. Note que a diferença é zero para cada eixo, exceto para o eixo da base. Características da posição relativa :

46  Se mudar a posição 5 será mudado automaticamente alguma posição que era definida como relativa de 5 ( no caso a posição 6 acompanha a nova posição 5)  O comando HERER pode também ser usado para determinar uma posição relativa a atual posição do robô, onde a diferença é dada em termos de coordenadas ts para cada eixo. Exemplo : Determinar uma posição 4 relativa a atual posição do robô. O valor relativo da segunda coordenada, eixo shoulder (ombro), deve ser 300 pulsos de encoder, conserve as demais posições iguais as posições correntes do robô, digitando 0 para os demais eixos. HERER 4 Aparecerá na tela o seguinte : 1—[****]> 0 2—[****]> 300 3—[****]> 0 4—[****]> 0 5—[****]> 0 As coordenadas 0,300,0,0,0 deverão ser informadas ao comando e serão as novas coordenadas da posição 4 relativa a posição corrente do robô. Os **** representam os valores que serão vistos na tela.

Agora liste as coordenadas da posição 4 : Listpv 4 Mova o robô para uma posição qualquer : Move 0 Mova o robô para a posição 4 : Move 4 Note que o robô moverá seu eixo shoulder (ombro) Mova novamente o robô para a posição 4 : Move 4 O que aconteceu com o robô ? Porque ? COMANDO TEACH Permite ensinar as coordenadas cartesianas para um ponto sem mover o robô. Exemplo : Se desejamos que o robô vá para a posição 5 de coordenadas: X: 3110 Y: 360 Z: 2180 P: -900 R: -900, devemos ensina-lo usando o comando teach. TEACH 5 X—[****] 3110

47 Y—[****] 360 Z—[****] 2180 P—[****] – 900 R—[****] – 900 Os **** representam os valores que serão vistos na tela. Para interromper este comando use o CTRL+C. Se os valores ensinados corresponderem a posição que é fisicamente impossível para o robô, aparecerá a seguinte mensagem: Bad Point Coordinates. Para ver as novas coordenadas da posição 5 : LISTPV 5 Exercício 5 : Definir 3 posições Com as seguintes coordenadas : POS 1 = X: 3800 Y: 2700 Z: 1820 P: 0 R: 0 POS 2 = X: 4100 Y: -2200 Z: 1820 P: 0 R: 0 POS 3 = X: 3400 Y: -1300 Z: 1820 P:-870 R: -900 Criar um programa que realize uma movimentação entre os três pontos. COMANDO TEACHR Determina a localização de uma posição relativa a outra. É similar ao comando HERER, mas é usada preferencialmente para as coordenadas cartesianas. O comando HERER é usado preferencialmente para as coordenadas ts. Exemplo : teachr P1 P2 Define a posição P1 relativa a P2 (já definida)

Exercício 6 : Criar um movimente posição A e posição B

programa que uma peça da coloque na

Exercício 7 : Montar um programa que utilizando as posições conforme a figura abaixo, mova as peças A e B da esquerda para a direita, conforme a disposição na figura.

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Exercício 8 : Montar um programa que retire as peças da esquerda e coloque na direita da coluna, com qualquer número de posição. Utilizar o comando GOTO e LABEL.

18.7 – Técnicas de programação com variáveis Variáveis são áreas na memória do computador que armazenam valores. O uso de variáveis reduz o tempo e o esforço necessário para escrever e modificar programas, e possibilita escrever um programa de uma forma geral e concisa. Variáveis são especialmente usadas na construção de programas que envolvem loops e subrotinas. 18.7.1 – Variáveis globais Para um nome ser reconhecido como uma variável, devemos primeiro defini-lo. O nome deve começar com uma letra e ter no máximo 5 caracteres. Uma variável do tipo global é reconhecida tanto na tela de comandos diretos como no modo Edit. Uma variável global pode ser chamada em qualquer programa já existente ou em um novo programa. 

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COMANDO GLOBAL Exemplo : global teste Este comando cria a variável global com nome teste Define uma variável global na tela de comandos diretos ou indiretos. Pode definir até 8 variáveis com uma entrada. 18.7.2 – Variáveis locais Uma variável do tipo local é reconhecida somente no programa para o qual ela foi definida. 

COMANDO DEFINE Exemplo : define teste Este comando cria a variável local com nome teste Define uma variável local. O nome pode ter até 5 caracteres, o primeiro deve ser uma letra. Até 8 variáveis podem ser definidas com uma entrada. Deve ser definida no modo Edit e não aparece como uma linha no programa no qual foi definido. COMANDO SET Exemplo : set A=1 Atribui o valor 1 para a variável A. Designa um valor para a variável. Pode ser usado na tela de comando direto ou no modo Edit. Também é usado em operações matemáticas, onde a variável pode assumir o resultado de um cálculo feito. Operações matemáticas possíveis: + , - , * , / , trigonometria e operações lógicas. Exemplo: set num1=A * 3

18.8 – Comandos Interativos São comandos que perguntam ao usuário alguma informação, enquanto o programa está sendo executado. COMANDO READ Exemplo: read num1 Lê o valor do teclado e armazena em num1 Pergunta ao usuário um valor e designa este valor para uma variável, enquanto o programa está sendo executado. Além desta função principal, o comando Read também tem uma função parecida com o comando Println. Exemplo : read “Digite um numero” num1 Escreve na tela Digite um número, e após o usuário digitar e pressionar enter, grava o valor na variável num1.

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Exercício 9 : Criar um programa que solicite a quantidade de pares de sapato que o usuário quer produzir. Após receber o valor o robô deverá movimentar uma peça entre dois pontos e ao término apresentar quantos sapatos serão produzidos (em unidades). Colocar o programa em uma estrutura de repetição.

18.8 – Estruturas de Decisão COMANDO IF O comando IF muda o fluxo do programa se uma condição específica for verdadeira. A declaração IF é escrita num bloco formatado, que inicia com IF, seguido de uma determinada condição. A seguir poderão vir alguns comandos e por fim o comando ENDIF que encerra o bloco. Exemplo: IF A > B PRINTLN “A TEM VALOR MAIOR QUE B” ENDIF Caso seja necessário é possível colocar um comando IF, dentro de outro IF. Os comandos são somente realizados quando a condição IF for verdadeira. No exemplo anterior, se A for maior que B, o comando Println será executado. Se a condição for falsa, nada será imprimido na tela e a execução do programa continuará na linha seguinte ao ENDIF. As seguintes condições podem ser checadas usando IF : > maior < menor = igual >= maior ou igual <= menor ou igual <> diferente. COMANDO ELSE O comando ELSE é usado no bloco de comando do IF. Os comandos entre as declarações ELSE e ENDIF são somente executados se a condição checada pelo IF for falsa. Exemplo: IF A > B PRINTLN “A TEM VALOR MAIOR QUE B” ELSE PRINTLN “VALOR DE B MAIOR OU IGUAL AO DE A” ENDIF Exercício 10 : Criar um programa que solicite dois números ao usuário. Se o primeiro número for maior do que o segundo, mover o braço do robô para o ponto A, senão mover para o ponto B.

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Exercício 11 : Criar um programa que solicite um número ao usuário. Logo após o programa deverá solicitar que o usuário digite o valor do primeiro número vezes 3. Se o segundo número for realmente o valor do primeiro vezes 3, o robô deverá imprimir uma mensagem de acertou na tela e “comemorar”, senão deverá informar que está errado e “ficar triste”. Exercício 12 : Utilizar o exercício 11 e colocar no final do programa uma pergunta se usuário deseja sair do programa. Se sim, o programa deve ser finalizado, caso contrário o programa deverá voltar para a primeira linha.

18.9 – Estruturas de Repetição Muitas aplicações de programas requerem comandos para serem executados repetidamente. Para isto devemos utilizar os laços de repetição, com o controle do que queremos repetir e quantas vezes isto deve ocorrer. COMANDO FOR Exemplo: É necessário imprimir na tela 30 vezes a seguinte mensagem : TESTE 1 2 3. Podemos resolver de diversas maneiras, uma delas seria : PRINTLN “TESTE 1 2 3” PRINTLN “TESTE 1 2 3” PRINTLN “TESTE 1 2 3” PRINTLN “TESTE 1 2 3” ...

52 por 30 vezes. Ou podemos utilizar uma estrutura de repetição: FOR I = 1 TO 30 PRINTLN “TESTE 1 2 3” ENDFOR Caso fosse necessário imprimir 200 vezes, teríamos que escrever 200 linhas: PRINTLN “ TESTE 1 2 3”, ou poderíamos simplesmente alterar : FOR I=1 TO 200. Na primeira linha o loop inicia com FOR seguido de uma variável contadora I. I é determinado inicialmente como 1 e é incrementado de 1 a cada loop executado. Quando o valor do contador atinge o valor final (I=30), o loop é executado pela última vez. O número 30 é o valor final do loop e controla o número de loops. O Comando ENDFOR, finaliza o loop e quando o valor inicial do contador é menor que o valor final, este é incrementado quando atinge o ENDFOR, caso contrário o valor do contador é decrementado. Exemplo: Programa NUMER PRINTLN READ “ ENTRE COM UM NUM” NUM PRINTLN FOR A=1 TO NUM PRINTLN A ENDFOR END

Este exemplo imprime na tela o valor de A iniciando em 1 até o valor que o usuário digitou. Se o usuário digitou 4 por exemplo : 1 2 3 4 Exercício 13 : Montar um programa que solicite ao usuário o número de peças que ele deseja verificar. Após digitar este valor o usuário deverá digitar também a medida do comprimento de cada peça. Se a peça estiver com o valor acima de 30, o robô deverá refugar a peça, caso contrário deverá colocar em uma esteira. Fazer esta operação para cada peça informada pelo usuário. Ao final o programa deverá apresentar ao usuário um relatório final com os seguintes valores:

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Total de peças: Quantidade de peças boas: Porcentagem de peças boas: Quantidade peças ruins: Porcentagem de peças ruins:

xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx

E por último deverá perguntar se o usuário deseja executar novamente o programa ou sair do sistema.

18.10 – Posições Vetoriais Todas as posições e variáveis que foram trabalhadas até agora eram individuais. Agora vamos conhecer o conceito de vetores. Ao definir uma variável criamos um lugar na memória do computador. Similarmente, ao definir um vetor criamos um número específico de espaços na memória do computador para ordenar estas variáveis. COMANDO DIMP Exemplo : dimp TESTE[10] Cria um vetor com o nome teste e com 10 posições. Define um vetor de posições. Para criar um vetor de posições para o grupo B, usamos o comando DIMPB. O próximo o é assegurar valores para os elementos do vetor. Para gravar uma posição em um vetor já definido podemos proceder da seguinte maneira : - Mover o robô para o ponto desejado - Digitar: HERE TESTE[1] COMANDO ATTACH Exemplo : attach TESTE Anexa o vetor teste ao teach pendant Através do TP referenciamos somente posições numéricas, para informar ao controlador que as posições gravadas serão para um vetor específico usamos o comando ATTACH. O comando ATTACH fixa um vetor de posição especificado ao TP, de acordo com o grupo para o qual o vetor foi especificado. Somente um vetor por vez pode ser “attached” para um grupo. Unindo outro vetor, este cancelará a união do vetor anterior. Outros comandos : - ATTACH ? verifica quais vetores estão unidos ao TP. - ATTACH OFFA desconecta qualquer vetor ao TP, grupo A - ATTACH OFFB desconecta qualquer vetor ao TP, grupo B

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18.11 – I/O´s Com o uso de Inputs(entradas) e Outputs(saídas) é possível ao controlador do robô receber e enviar informações ao ambiente. Um robô por exemplo, pode ser usado para alimentar e retirar a peça de uma máquina CNC. As portas INPUTS e OUTPUTS do controlador e a máquina CNC transmitem e recebem informações necessárias para sincronizar as operações devidas de cada parte. COMANDO DELAY Exemplo: delay 500 Pára o programa por 5 segundos. Pára o programa por n centésimos de segundos, ado este tempo, o programa prossegue. COMANDO INPUT Um INPUT é um canal direto no qual os dispositivos periféricos externos podem comunicar-se com o controlador. Um sistema automatizado pode receber sinais periféricos sem a participação do usuário. Os INPUT´s do SCORBOT estão localizados na frente do controlador do robô. Ele possui 16 entradas, representadas por LED´s que são os INPUTS. Para simular um INPUT externo, devemos aterrar esta entrada (conectando um cabo entre a porta de entrada e o terminal terra). Quando o cabo estiver conectado à terra o LED do INPUT estará aceso. Quando desconectar, o LED apagará. Os valores para operação do INPUT são : Entre 0V e 1,5VDC = nível lógico alto, 1, input on Entre 2,5V e 24VDC = nível lógico baixo, 0, input off Um INPUT é representado pela variável lógica IN[n], onde n é o número do INPUT. Por exemplo : Quando o INPUT 5 está ligado, IN[5]=1, quando desligado IN[5]=0. O comando normalmente utilizado para controlar os INPUT´s é o IF. Exemplo : PROG. INPUT IF IN[1]=1 PRINTLN “Entrada 1 ativa” ELSE PRINTLN “Entrada 1 desligada” ENDIF PRINTLN “FIM” END Outro comando utilizado para ler as entradas é o Wait. COMANDO WAIT Exemplo : WAIT IN[2]=1

55 O programa espera até que a entrada 2 esteja habilitada para ar para a próxima linha. A execução do programa é suspensa até que a condição especificada seja verdadeira. EXERCÍCIO 14 Escrever um programa que verifique qual entrada do controlador (entre a 1 e a 4) está acionada e retirar a peça que estiver no local. Pode colocar as peça em um lugar qualquer. Conectar, ou verificar se as entradas 1, 2, 3 e 4 do controlador estão ligadas nas chaves fim de curso onde as peças ficarão depositadas. COMANDO OUPUT Um OUTPUT é um canal direto no qual o controlador pode mandar informações para os dispositivos periféricos externos. Em um sistema automatizado o robô deve comunicar-se com outros dispositivos sem o auxilio do usuário. Os OUTPUT´s do SCORBOT estão localizados na frente do controlador do robô. Ele possui 16 saídas, representadas por LED´s que são os OUTPUTS. As portas OUTPUT´s consistem de 4 relés e 12 coletores livres. O funcionamento das saídas do controlador é descrito por : Os 4 primeiros OUTPUT´s são relés, conexão NO (normalmente aberto/open) e NC (normalmente fechado/close) para cada saída e as outras 12 saídas trabalham com coletores aberto enviando no máximo 24VDC (médio 20VDC), quando o nível da saída estiver alto OUT[5]=1. Um OUTPUT é representado pela variável lógica OUT[n], onde n é o número do OUTPUT. Para operar com os OUTPUT´s devemos utilizar o comando SET Exemplo : SET OUT[6]=1 SET OUT[6]=0

-

liga a saída 6, envia 20VDC para a saída 6 desliga a saída 6, retira o valor de tensão da saída 6.

EXERCÍCIO 15 Utilizando o exercício 14, montar um programa que após retirar as peças de acordo com as posições indicadas pelos INPUTS, coloque cada peça em um local específico da bandeja, coloque a bandeja no pallet que está na esteira. Após o robô se afastar da esteira, a mesma deverá ser ligada através da saída 7. Durante toda a movimentação do pallet uma lâmpada deverá estar ligada, após colocar o pallet na esteira a lâmpada deverá apagar.

18.11 – Subprogramas

56 COMANDO GOSUB Exemplo: GOSUB TEST1 Envia a execução do programa atual para o subprograma TEST1. Transfere o controle do programa principal para um subprograma, começando na sua primeira linha. Quando o comando END do subprograma é atingido, a execução do programa principal é retomada com o comando que precede o comando GOSUB. Exemplo: Prog PRIN Prog SUB1 SPEED 10 MOVED 1 OPEN CLOSE SET OUT[1]=1 MOVED 2 GOSUB SUB1 END MOVED 3 OPEN END Executa os comandos: Speed 10 do PRIN; Abre a garra; Seta a saída 1 para 1; Vai para o programa SUB1; Move para o ponto 1; Fecha a garra; Move para 2; Retorna para o PRINC; Move para o ponto 3; Abre a garra,; Sai do programa. EXERCÍCIO 16 Montar um programa para controlar o braço do robô e a esteira(através do CLP), o programa deverá conter 2 subprogramas, e utilizar os comandos : IF, FOR, DELAY, controle de INPUTS e OUTPUT e as posições devem ser gravadas em vetores.

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RESUMO DOS COMANDOS It Comando 01 Edit 02 03 04 05

Exit List - direto Dir - direto Speed d/e

06 Open d/e 07 Close d/e 08 Move d/e 09 Abort – direto

Utilização Abrir um programa novo ou existente para digitá-lo ou alterá-lo. Ex.: EDIT PROG1 Fechar e validar um programa (verifica erros de sintaxe) Listar o programa (não é possível fazer alterações) Listar os programas existentes no diretório local Seleciona a velocidade de movimentação do robô Ex.: SPEEDA 50 (velocidade para o robô em 50%) SPEED 50 (velocidade para robô e trilho em 50 %) Abre a garra do robô Fecha a garra do robô Movimenta o robô para o ponto definido Ex.: MOVE 10 ou MOVE JA[10] Ctrl + a ou a + enter . Aborta qualquer movimento ou comando

58 10 Run – direto 11 Print – d/ed 12 Println – ed

13 Goto – ed 14 Label – ed 15 Moved – ed 16 Here – direto 17 Global – d/ed 18 Set – d/ed 19 Define – ed 20 Read – ed

21 For – edição

Serve para rodar o programa Ex.: RUN PROG1 Escrever mensagem na tela Ex.: PRINT “JANELA” Escrever mensagem durante a execução do programa Ex.: PRINTLN “JANELA” Ex.: PRINTLN “Comentário” P1(variável) PRINTLN sem comentário deixa linha em branco Saltar dentro do programa para uma marca definida Ex.: GOTO 1 Definição de marca para futuro salto. Ex.: LABEL 1 Movimentar de forma aleatória para o ponto e somente permitir ler a próxima linha quando atingir esta posição. Ex.: MOVED 10 ou MOVED JA[10] Grava a posição atual do robô com o nome dado (definido anteriormente pelo comando Defp). Ex.: HERE POS1 Define variável global, válida para todos os programas. Ex.: GLOBAL P1 P2 ..... Até 8 variáveis/comando. Define o valor da variável ou cálculo matemático. Ex.: SET P1 = 20; SET SOMA = NUM1 + NUM2 Define uma variável local, válida somente dentro do programa em que foi criado. Ex.: DEFINE P1 ... Até oito variáveis/comando. Pergunta ao usuário alguma informação e aguarda resposta para armazenar na variável. Ex.: READ “Digite o valor da variável P1” P1

Abrir um loop auxiliado por um contador Ex.: FOR I = 1 to 30 ou FOR I = 1 TO P1 Onde: I = contador e P1 = quantidade a ser executada 22 Endfor – Para fechar um loop auxiliado por contador edição Ex.: ENDFOR 23 Moveld – d/ed Movimenta para uma posição definida em linha reta mas aguarda a conclusão do movimento 24 Movec – d/ed Movimenta para uma posição definida de forma circular 25 Moves – d/ed Movimenta para uma posição definida ando por outros pontos intermediários. Ex.: MOVES POS1 POS5 ()trajetória contínua de 1 para 5) 26 If/else/endif – Muda o fluxo do programa sob uma condição específica. ed Ex.: IF A > B (condições válidas >, <, =, >=, <=, <>) IF IN[1]=1/0

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19 - Referências Robótica Industrial Paulo Leitão / 2004 Retirado de "http://pt.wikipedia.org/wiki/Robot" ASFAHL, C. R. Robots and Manufacturing Automation. Wiley – John Wiley & Sons Inc. New York. P.81-98 ESHED ROBOTEC INC. ACL. Laboratoy Manual 1. 1st Edition. U.S.A. Eshed Robotec Ltd.,1982, p1-1 a 6-23

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ESHED ROBOTEC INC. Reference Guide. 3rd Edition. U.S.A. Eshed Robotec Ltd., 1982 ESHED ROBOTEC INC. ´s Manual. 1st Edition. U.S.A. Eshed Robotec Ltd., 1982 SALANT, Michel A. Introdução a Robótica. São Paulo. McGraw-Will do Brasil, 1990 CHRIS, M. Robots and Implementation. New York. IFS (Publications) Ltd., UK. 1984. HUSBAND, T. M. International Trends in Manufacturing Tecnology Education and Training in Robotics. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo. IFS (Publications) Ltd. UK. 1986 ESHED ROBOTEC INC. Limited. Fundamentals of Robotics. Textbook 1. Eshed Robotec Ltd, Tel Aviv ISRAEL. 1994 SILVA, SILVANA A. G. Robótica Básica – Prática. SENAI, Porto Alegre-RS, 1994 PAZOS, Fernando Automação de Sistema & Robótica. Rio de Janeiro. Axcel Books do Brasil, 2002.