Braço Robotico Modelo

MEMORIAL DE CALCULO

Nesta seção será feita uma análise matemática elementar para o calculo da capacidade do robô sobre sua área de atuação segundo as opções e a nossa escolha.

As comparações e o calculo da área de trabalho segue-se após a mesma.

Robôs Cartesianos - Alcançam qualquer ponto de um cubo de lado L.

V = L * L * L

Robôs Cilíndricos - alcançam qualquer ponto em um cilindro de altura L e raio 2L, exceto os pontos do cilindro interno de raio L e altura L.

V = 9,42 * L * L * L

Robôs Esféricos - alcançam qualquer ponto de uma esfera de raio 2L, exceto a esfera interna de raio L.

V = 29,32 * L * L * L

Robôs de Articulação Horizontal - alcançam qualquer ponto de um cilindro de raio 2L e altura L.

V = 12,56 * L * L * L

Robôs de Articulação Vertical - Alcançam qualquer ponto de uma esfera de raio 2L.

V = 33,51 * L * L * L

Dessa forma, os robôs possuem um progressivo aumento na sua área de atuação, indo do cartesiano até o de articulação vertical. Então, a razão entre a área relativa aos casos extremos é:

Vav/Vc = 33,51

Isto significa que a área de trabalho de um robô com articulação vertical com 2 vínculos de tamanho L é 33,51 vezes maior que a área de trabalho do robô cartesiano com 3 vínculos de tamanho L.

FIGURA - Comparação da Área de Trabalho dos tipos de robôs

Área de Trabalho

Os valores limites dos ângulos θ1 e θ2. podem ser vistos na Figura 4. Como o braço movimenta-se num plano, ele não possui volume de trabalho mas sim área de trabalho. Esta área pode ser estimada a partir dos ângulos limites do movimento, que são −89o < θ1 < 268o e −160o < θ2 < 163o.

Figura: Área de atuação do Braço.

Fonte: Autores do projeto

DESENVOLVIMENTO DO BRAÇO

Parte mecânica

O modelo de braço robótico com articulação vertical e três juntas de revolução foi o escolhido para este projeto, tal modelo utiliza juntas de rotação e possui uma área de atuação maior em relação aos outros modelos existentes com o mesmo número de articulações. (FRANCHIN, 1999).

Para uma melhor organização e entendimento da estrutura do braço (Figura 1), podemos dividi-la em cinco partes principais: base (A), vínculo 1 (A-B), vínculo 2 (B-C), vinculo 3 (C-D) e garra (D-E).

Ainda na Figura 1, estão detalhadas algumas medidas, são elas:

LAB: medida correspondente a altura do atuador que interliga o vínculo 1 ao 2 em relação ao apoio da estrutura do braço.

Figura: Dimensões previamente definidas

Fonte: Autores do Projeto

Todas essas medidas são definidas de acordo com a necessidade de alcance do braço, e são determinantes para o cálculo de torque que cada atuador deve ter. Por tanto ao defini-las deve-se considerar os requisitos da estrutura e considerar as equações de (1) a (3).

Considerando os dados relativos às medidas úteis dos vínculos e já tendo definido o tipo de braço a ser construído, podemos calcular o volume da região de trabalho do braço, express

o pela equação .

(1) V = 33,51 * LAB * LBC * LCD

(2) V = 33,51*0,22*0,3*0,18

(3) V ≅ 0,4 m³

Logo, sabendo-se que a área de trabalho de um braço de articulação vertical é uma esfera (Figura 2), teremos um espaço de trabalho esférico com volume aproximado de 0,4 m³. (FRANCHIN, 1999).

Figura: representando a dimensão do movimento.

Fonte: DIAS, M. et al. Construção de um braço mecânico didático de baixo custo.

Para definir o torque dos motores situados nas duas articulações verticais é necessário primeiro identificar as massas do próprio material do braço.

MDE é composta pela massa da garra 80g, massa do motor da garra 9g e a carga útil do braço 100g. Totalizando assim 189g.

MCD e MBC são calculadas levando-se em consideração a densidade do acrílico (1.19 g/cm³) e volume das partes que as compõem. Além disso, em cada uma delas devem ser adicionadas 15 g relativas a parafusos e porcas. Totalizando assim respectivamente 151,55g e 214,9g.

MM é massa do atuador que interliga os vínculos 2 e 3 o qual tem massa igual a 39g.

Com os dados de massa e comprimento apresentados como peso, podemos calcular os torques necessários para os atuadores de B (TB) e C (TC).

foi acrílico, pois além de ser leve e resistente ainda oferece um ótimo acabamento e pode ser encontrado facilmente