Sistema de sensoriamento de robos industriais : espaço de juntas e espaço cartesiano

Resumo: Este trabalho apresenta o projeto e construção de um Robô Industrial de cinco graus de liberdade com a finalidade de atender um largo espectro de aplicações industriais, desde as aplicações cujas tarefas exigem baixo desempenho dinâmico até aquelas onde o alto desempenho é requerido. A filosofia adotada no projeto levou em conta que este robô pudesse ser programado com estratégias de controle que permitissem um ótimo desempenho para cada tipo de aplicação a que for destinado. Com isso procurou-se ressalvar neste trabalho um dos problemas básicos para se obter um perfeito desempenho dos algoritmos de controle, de acordo com a estratégia adotada para cada aplicação, que é o problema das medidas em tempo das variáveis de movimento, força, torques, deslizamento, proximidade e visão. Classificamos tais medidas como sendo contidas em dois espaços distintos e que denominamos: Espaço de Juntas, sensores de juntas ou internos; Espaço Cartesiano, sensores cartesianos ou externos. A realimentação das variáveis cartesianas em um robô que não conta com sensores cartesianos é feita de forma indireta pela resolução do modelo cinemático direto e inverso, e isso traz algumas desvantagens tanto do ponto de vista de erros na resolução do modelo como do ponto de vista do tempo de processamento requerido para a sua solução, principalmente no que diz respeito ao modelo reverso. Adotamos então a filosofia de analisar a viabilidade de dotar o robô industrial de um sistema sensorial que permita a adoção de estratégia de controle no espaço de juntas ou de forma hibrida. Nesta fase do projeto, que corresponde a esta tese de doutorado, o esforço foi dedicado na geração de conhecimentos básicos sobre a construção de um robô com enfase no sistema de sensoriamento, porém tendo a preocupação de conhecer todas as etapas e sistemas que fazem parte do equipamento, tais como: 1. Sistema Digital de Controlea. Hardware b. Software 2 . Sistema de Acionamento a. Atuadores - Critério de Seleção b. Amplificadores 3. Estrutura Mecânicaa. Atingibilidade do volume de trabalho b. Capacidade de Carga. Como resultado principal deste trabalho, apresentamos um robô que executa operações tais como: Rastreamento de trajetórias retilíneas; Operação pega-larga com monitoramento da força sobre oobjeto e deslizamento; Operação de manuseio de objetos sensíveis à força como, por exemplo, um ovo. No desenvolvimento deste trabalho, a etapa que demandou maior esforço foi o projeto do mecanismoAbstract: This work presents the design and construction of the five degrees of freedom Industrial Robot with external sensors integration such as a visual sensor, slip and force sensors in the two fingers hand. The main subjects of this work are: Development of digital control system composed by hardware and software; Design of driving system with selection criteria of actuators and amplifiers; Development of the mechanical structure with study about working volume and load capacity; Development of a two fingers mechanical hand with slip and force sensors; Development of a visual sensor with their application in object coordinate monitoring and shape recognition. It was obtained, as result, a robot with capability to execute operations such as: Straight line trajectory tracing; Pick and place operation with gripping force and slip monitoring; Handling of fragile object such as an egg; . Detection of coordinates of the geometrical center of an object and shape recognition. The major effort of this work was dedicated to the mechanism desig