Manipulador Multifuncional Reprogramável, Notas de estudo de Mecatrônica

Baixe Manipulador Multifuncional Reprogramável e outras Notas de estudo em PDF para Mecatrônica, somente na Docsity! Secretaria Executiva: Factos Eventos. Rua Ernesto de Paula Santos 1368, salas 603/604. Boa Viagem Recife - PE CEP: 51021-330 PABX:(81) 3463 0871 E-mail: cobenge2009@factos.com.br MAIPULADOR MULTIFUCIOAL REPROGRAMÁVEL Joení Lima – joeni3@hotmail.com FTC – Faculdade de Tecnologia e Ciências. Avenida Luiz Viana Filho 8812 CEP - 41820-785 – Salvador – Bahia José Cosme – globalcosme@ibest.com.br FTC – Faculdade de Tecnologia e Ciências. Avenida Luiz Viana Filho 8812 CEP - 41820-785 – Salvador – Bahia Glauber Andrade – a.glauberandrade@hotmail.com Faculdade de Tecnologia e Ciências. Avenida Luiz Viana Filho 8812 CEP - 41820-785 – Salvador – Bahia Maurício Martins – mrhall3@gmail.com Faculdade de Tecnologia e Ciências. Avenida Luiz Viana Filho 8812 CEP - 41820-785 – Salvador – Bahia Cleiton Silva – cleiton_370@hotmail.com Faculdade de Tecnologia e Ciências. Avenida Luiz Viana Filho 8812 CEP - 41820-785 – Salvador – Bahia Tiago ascimento – tiagopn@ieee.org Faculdade de Tecnologia e Ciências. Avenida Luiz Viana Filho 8812 CEP - 41820-785 – Salvador – Bahia Resumo: A aprendizagem como um processo de aquisição de conhecimento, na formação profissional dos alunos, está relacionada com a iteração entre os conteúdos interdisciplinares e fatos contemporâneos, em se tratando principalmente da tecnologia robótica. O projeto interdisciplinar da Faculdade de Tecnologia e Ciências destina-se a despertar no aluno essa proposta, com uma diretriz pedagógica ao mesmo tempo eficiente e desafiadora, interagindo com disciplinas do semestre corrente, como: robótica, controle, análise de sistemas, eletromagnetismo, automação, instrumentação mecatrônica, inteligência artificial, além de um procedimento com etapas bem definidas. Por isso, o projeto de um robô manipulador, requer uma análise criteriosa e cuidadosa sobre os mais diversos fatores envolvidos no processo de automação. +este artigo relacionaremos uma aplicação prática dos conceitos de robótica utilizados no desenvolvimento de um protótipo de um robô manipulador (braço mecânico), de quatro graus de liberdade com uma lógica de controle. Palavras-Chave: manipulador, interdisciplinar, sensibilidade, controle, malha. Secretaria Executiva: Factos Eventos. Rua Ernesto de Paula Santos 1368, salas 603/604. Boa Viagem Recife - PE CEP: 51021-330 PABX:(81) 3463 0871 E-mail: cobenge2009@factos.com.br 1 Introdução Segundo (CRISTOFOLETI, 2009) o termo robótica refere-se ao estudo e a utilização de robôs na sua mais ampla aplicação. (SANT’ANNA et al., 2004) informa que um manipulador multifuncional reprogramável é um robô que é projetado com a finalidade de movimentar materiais obedecendo a uma lógica de programação. (ROMANO, 2002) cita que os projetos de robôs vieram a demonstrar que inteligência e autonomia são importantes na execução de tarefas específicas, inclusive sujeito aos diversos tipos de ambientes: do mais convencional ao mais crítico. Um projeto se resume a várias etapas de um conjunto de procedimentos, ou seja, um esforço num espaço de tempo delimitado, com metodologia específica, na resolução de problemas, para se alcançar um produto (BAZZO, 2000). O projeto: manipulador multifuncional reprogramável O projeto e construção de um manipulador multifuncional reprogramável (robô industrial) com quatro graus de liberdade, destina-se ao suporte às atividades mecatrônicas voltado à automação industrial e/ou projetos educacionais, sendo capaz de mover peças através de uma ferramenta com controle de sensibilidade, através de sensoriamento com chave fim de curso. Esta interação sinergética com eletrônica e controle inteligente por computador faz com que exista uma importante flexibilidade em sistemas de manufaturas com integração de sensores, microprocessadores, conseguindo seguir comandos externos na realização de determinadas tarefas. (NASCIMENTO, 2008). Figura 1: Manipulador multifuncional reprogramável. Este projeto faz parte do processo de avaliação do interdisciplinar da Faculdade de Tecnologia e Ciências e é aplicado com duas avaliações em grupo cujas notas compõem duas unidades de cada disciplina do seu respectivo semestre. São elas: Secretaria Executiva: Factos Eventos. Rua Ernesto de Paula Santos 1368, salas 603/604. Boa Viagem Recife - PE CEP: 51021-330 PABX:(81) 3463 0871 E-mail: cobenge2009@factos.com.br (ROSÁRIO, 2005) escreve que as chaves fim de curso podem desempenhar funções similares a dos sensores. Sua simples funcionalidade e aplicação permitem que funcionem como interruptores que são acionados pela pressão na própria peça na ferramenta. (PAZOS, 2002) informa que há diversos tipos e tamanhos de chaves fim de curso, conforme a sua aplicação. O modelo SC 158 fabricado pela Eletrosil Indústria Metalúrgica LTDA, possui dois contatos independentes do tipo ponte (dupla ruptura), com pastilhas em AgCdO (prata + óxido de cádmio), montados sobre base única em baquelite e acionados por cames de ação lenta. Automação industrial Segundo (PAZOS, 2002) a variabilidade da produção exigia cada vez mais flexibilidade principalmente tendo em vista a questão econômica. O CLP surgiu para satisfazer tais requisitos, principalmente com cobertura da área de controle de processos na indústria. O modelo RS Logix da Rockwell Software, oferece sistema 1500 básico de MicroLogix consistindo em uma unidade baixa que forneça I/O 24 ou 28 básico interno, fonte de uma alimentação de DC interna ou, com integração real do controle da lógica e de posicionamento, em um pacote de software que integra mecânica e controle. O uso no projeto de motores exige um número mínino de saídas, sendo que existe a opção de utilização do PIC 16F877A, Ethernet, com protocolo TCP IP, (KRAR, 2007). Existe a alimentação na entrada do CLP, e disponibilização das saídas para alimentação dos motores (RIACOS & MIYAGI, 2007). O microcontrolador 16F877 possui 8 bits e núcleo de 14 bits fabricado pela Microchip Technology. Possui memória flash de programa com 8192 palavras de 14 bits, memória RAM com 368 bytes e memória eeprom com 256 bytes. Sua frequência de operação (clock) vai até 20MHz, resultando em uma velocidade de processamento de 5 MBPS. Seu conjunto de instruções RISC se compõe de 35 instruções. Pode funcionar com alimentação de 2V a 5,5V. A interface microcontrolador lógico programável, será feita através de duas placas: placa de drive com a finalidade de estabilizar o microcontrolador nas posições de referência e na movimentação das juntas, reduzindo o deslocamento extra de inércia dos motores e uma placa do microcontrolador para armazenamento do programa de controle. O mesmo tem a flexibilidade de ajustar esse erro mínino de acordo com um valor padrão de referência estabelecido. A alimentação é feita por sensores fotoelétricos posicionados nas juntas, que registrarão as variações de posicionamento das mesmas. As seguintes placas compõem o sistema de controle: Placa de controle para o microcontrolador PIC16F877 - Soquete 40 Pinos; 7805 (Regulador de Tensão); chave on/off; Conector de pino; Cristal 4 MHz; Capacitores. Para a placa do Drive de acionamento dos quatro motores de passo tem-se: 12 transistores; 12 resistores; 12 diodos de potência; conectores; cabo para interligação da placa do microcontrolador. A seguir têm-se os motores utilizados: motor de corrente contínua e motor de passo: Secretaria Executiva: Factos Eventos. Rua Ernesto de Paula Santos 1368, salas 603/604. Boa Viagem Recife - PE CEP: 51021-330 PABX:(81) 3463 0871 E-mail: cobenge2009@factos.com.br Figura 4: Motor de corrente contínua Figura 5: Motor de passo para as juntas. com acoplamento interno e luva de PVC. Figura 6: Simulação de acionamento dos motores em Proteus. Secretaria Executiva: Factos Eventos. Rua Ernesto de Paula Santos 1368, salas 603/604. Boa Viagem Recife - PE CEP: 51021-330 PABX:(81) 3463 0871 E-mail: cobenge2009@factos.com.br Projeto assistido por computador (DENAVIT, 2002) recomenda que na análise estrutural, o cálculo corresponde à determinação dos esforços internos no efetuador, relaciona as considerações sobre a geometria da peça, sobre as cargas e solicitações de tensão e que a montagem do efetuador seja feita com base na análise estrutural do robô. (FONSECA, 2004) escreve que as condições de suporte e fixações estão também relacionadas com os componentes constitutivos dos materiais com a determinação das condições de equilíbrio que segundo (SCHIRMER, 2005) indica que os deslocamentos, deformações e comportamento dos materiais definem métodos básicos de análise de estrutura. Para esta aplicação recomenda-se uma geometria côncava no efetuador, otimizando desta forma os valores de torque dos motores, e maior precisão por aumento da superfície de contato interno à ferramenta. A valorização do atrito é de fundamental importância na obtenção de ferramentas específicas. Na modelagem do perfil dos esforços mecânicos será utilizado o FEMAP & NEi Nastran Engineering Software por ter a melhor relação custo/benefício do mercado. O FEMAP demonstra todo o seu potencial como uma ferramenta central para análises de engenharia. Figura 7: Análise de Tensão na garra adaptada. 3 Resultados Tabela 1 - Coeficientes de rendimento dos alunos no período 2008.1-2008.2. Coeficiente de Rendimento Período Interdisciplinar ? Média 2008.1 Não 7,71 2008.2 Sim 7,8 Obs.: Dados da tabela acima referente ao aluno – Joení Lima – Matrícula FTC: 62340.