Robótica industrial

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Ao estudar os movimentos do manipulador abaixo, é possível identificar os eixos de movimento de cada junta. A partir da técnica de Denavit-Hartenberg para modelagem do manipulador, é possível inclusive saber de que modo cada eixo altera sua direação com relação a um sistema de referência, normalmente localizado na base. Então, para o manipulador da figura a seguir, os eixos de movimento referentes as juntas 1, 2 e 3, quando comparado ao sistema de coordenadas da base, coincide com os eixos, respectivamente:
Figura – Modelo de manipulador Scara
Alternativas:
· A primeira junta tem o eixo em x, a segunda em y e a terceira em z.
· Todos os eixos coincidem e são iguais a z.
checkCORRETO
· Para as juntas 1 e 2, os eixos variam entre x e y, x, enquanto na junta 3 o eixo alterna entre y e z.
· A primeira junta tem seu eixo variando entre x e y, z, enquanto a segunda e a terceira juntas têm o eixo de movimento entre y e z.
· Os eixos das juntas 1 e 2 se localizam na direção z, enquanto da junta 3 o eixo se apresenta na direção x.
Resolução comentada:
Segundo a técnica de D-H, o eixo z é disposto coincidindo com o eixo de atuação de cada junta. Lembrando que a contagem das juntas se inicia sempre a partir da base em direção à ferramenta. Então, a junta 1 rotaciona sobre o eixo z (o elo 1 percorre o plano xy). Do mesmo modo, a junta 2 rotaciona sobre o eixo z. A junta 3 é uma junta prismática, em que o eixo de atuação promove a subida e a descida da ferramenta ao longo do eixo z. Então, a resposta é que todas as juntas possuem o eixo z, segundo a técnica de Denavit-Hartenberg.
Código da questão: 48759
2)
É muito inportante estudar e comprender o comportamento do manipulador. E isso pode ser feito por meio de testes ou de modelos matemáticos. O modelo matemático, mesmo sendo mais complexo de ser obitido que os testes, tem a vantagem de permitir simular diversas condições sem comprometer o manipulador. O modelo dinâmico informa que:
( ) A força de gravidade tem importância no cálculo do modelo dinâmico do manipulador.
( ) O termo refrente à inércia é válido apenas no cálculo via formulação Newton-Euler.
( ) A velocidade dos elos não influencia nos esforços sobre as juntas, apenas a aceleração.
( ) Somente é possível calcular os modelos se estiverem no plano cartesiano.
( ) O termo que recebe a influência da gravidade depende da velocidade do elemento.
Alternativas:
· V - V - F - F - F.
· V - F - F - F - F.
checkCORRETO
· V - V - F - F - V.
· F - F - V - F - F.
· F - F - V - V - F.
Resolução comentada:
Analisando as afirmativas, temos que o primeiro item está correto, já que a gravidade é representada pelo termo G(q). O segundo item está errado, já que a inércia é importante para a modelagem dinâmica, independente da formulação. O que ocorre é que a formulação de Newton-Euler utiliza a inércia em seus cálculos. O terceiro item está errado, já que temos presente o termo , que se refere à velocidade generalizada. O quarto item está errado, pois o modelo é válido independente do sistema de coordenadas adotado, apenas sendo escrito para o sistema desejado. O quinto item está errado ao definir que o termo referente à gravidade está relacionado à posição, e não à velocidade.
Código da questão: 48763
3)
Observando o manipulador da figura a seguir, composto de 4 juntas rotacionais e prismáticas:
Figura – Estrutura de um manipulador qualquer
Fonte: elaborada pelo autor. Lembrando que as juntas são numeradas da base para a ferramenta, é possível dizer que:  
I. Todos os eixos z de ação das juntas estão direcionados para a mesma direção com relação ao sistema de coordenada da base, salvo a junta 2.  
PORQUE 
II. Uma junta prismática tem seu movimento na mesma direção em que ocorre propriamente o movimento. Isso difere de uma junta rotacional, que realiza o movimento sobre o plano xy, e seu eixo de movimento é no plano z. Assinale a alternativa acerca das asserções supracitadas, bem como a relação entre elas:
Alternativas:
· Ambas as asserções estão corretas, sendo que a segunda justifica a primeira.
· A primeira asserção está correta e a segunda está incorreta.
· Ambas as asserções estão incorretas.
· A primeira asserção está incorreta e a segunda está correta.
checkCORRETO
· A primeira asserção e a segunda estão corretas, mas não possuem relação.
Resolução comentada:
A primeira asserção está incorreta, já que a junta 3 promove o movimento em um eixo diferente das demais juntas, não sendo a junta 2 como dito na asserção. A segunda asserção está correta, descrevendo corretamente o comportamento de uma junta prismática e comparando-a a uma junta rotacional.
Código da questão: 48758
4)
A sequência Z-X-Y dos ângulos de Euler nos informa que as direções dos eixos x, y e z serão modificadas na seguinte ordem: primeiro, o(s) eixo(s) ______ terá(ão) sua(s) direção(ões) alteradas, depois a rotação ocorrerá em torno do(s) eixo(s) _______, e finalmente a rotação mudará a direção do(s) eixo(s) _______
Alternativas:
· x e y; x; x e z.
· z; y; z e y. 
· X; y; z e x.
· x e y; y e z; x e z.
checkCORRETO
· z; x; y.
Resolução comentada:
O ângulo de Euler indica onde ocorrerá a rotação. Por esse motivo, os outros eixos sofrerão mudança na direção. Então, se o ângulo de Euler se posiciona no eixo z, significa que os eixos x e y sofrerão mudança na direção. Se o ângulo está disposto no eixo x, então é nesse que ocorrerá a rotação. E para a terceira lacuna, temos que os eixos x e z sofrerão mudança na direção. Desse modo, a expressão correta seria: 
A sequência Z-X-Y dos
ângulos de Euler nos informa que as direções dos eixos x, y e z serão modificadas
na seguinte ordem: primeiro, o(s) eixo(s) x e y terá (ão) sua(s)
direção(ões) alteradas, depois a rotação ocorrerá em torno do(s) eixo(s) x,
e finalmente a rotação mudará a direção do(s) eixo(s) x e z.
Código da questão: 59842
5)
Um manipulador pode ser controlado de diversas formas, aplicando ou não sensores, permitindo a retroalimentação das informações referentes às ações realizadas. De acordo com a precisão desejada no movimento do manipulador e do tipo de atividade a ser realizada, podem ser escolhidos controles mais simples ou mais complexos.
Diante da afirmação, avalie as asserções.
I. É sabido que, durante o tempo de vida de um manipulador, podem ocorer variações no seu funcionamento. A instalação de sensores pode estender a vida útil do manipulador, já que é possivel mensurar essas variações.
PORQUE
II. Com a instalação dos sensores, é possivel implementar o controle em malha fechada, muito usado para manipuladores que aplicam atuadores pneumáticos e hidráulicos.
Assinale a alternativa acerca das asserções supracitadas, bem como a relação entre elas:
Alternativas:
· Ambas as asserções estão corretas, mas não possuem relação.
· A primeira asserção está incorreta e a segunda está correta.
· Ambas as asserções estão corretas e a segunda justifica a primeira.
· A primeira asserção está correta e a segunda está incorreta.
checkCORRETO
· A primeira e a segunda asserção estão incorretas.
Resolução comentada:
A primeira asserção está correta em dizer que, com o tempo, o manipulador pode sofrer com variações no seu funcionamento, como, por exemplo, as folgas. A instalação de sensores pode, sim, estender a utilização desse manipulador, desde que aplicados com a malha fechada, como cita a asserção II. Mas o erro na asserção II está em dizer que esse tipo de controle é usado em sistemas pneumáticos. Sistemas pneumáticos não permitem controle preciso, então são aplicados principalmente em sistemas com malha aberta.
Código da questão: 48774
6)
Dentro da robótica, temos apresentados diferentes conceitos relacionados à aplicação e funcionamento dos manipuladores robóticos. Com relação a eles, marque V ou F.
( ) Um robô, segundo a definição moderna, é algo que executa uma atividade pré-programada, intrínseca ao desenvolvimento do mesmo, realizando uma atividade única conforme foi desenvolvido.
( ) A cadeia cinemática de um robô permite definir se o manipulador será capaz de possuir carga máxima.Um robô com cinemática fechada suporta cargas maiores do que um equivalente de cadeia aberta.
( ) O eixo de movimento define o número de graus de liberdade de um manipulador. Independente do número de graus de liberdade, um robô, para realizar todos os movimentos possiveis, depende de no mínimo seis graus de liberdade.
( ) A robótica é uma porção da automação responsável pelo uso de máquinas para facilitar as atividades humanos de forma automática.
( ) Diferentes combinações de juntas podem produzir espaços de trabalho iguais. Por exemplo, um manipulador que tenha na base uma junta rotativa e depois uma prismática pode gerar um espaço de trabalho idêntico a um manipulador que se inicie com uma prismática e depois uma rotativa
A sequência correta das afirmações é:
Alternativas:
· F – V – F – V – F.
· V – V – V – F – F.
· F – F – F – F – V.
· V – V – F – F – V.
· F – V – V – V – V.
checkCORRETO
Resolução comentada:
A primeira afirmação está errada, pois a definição moderna de robô o define como algo multifuncional e reprogramável, não limitado a uma única função pré-determinada. As demais afirmações estão corretas.
Código da questão: 48733
7)
Entre os elementos de um manipulador robótico, temos as juntas, elos, punho, atuadores, unidades de potência, controladores e sensores. O órgão terminal está conectado ao punho, mas não a um componente do manipulador. Com relação a esses elementos, podemos definir:
I. Um elemento terminal presente em um manipulador pode ser do tipo garra ou ferramenta. Um manipulador aplicado para transporte de carga, como peças no interior de uma indústria, possui um elemento do tipo ferramenta.
II. As juntas rotativas podem apresentar diferentes eixos de rotação. Por esse motivo, essas juntas podem ser distintas como prismática, torcional, e de revolução.
III. Algumas juntas podem ser construídas por meio da associação de outras duas. Desse modo, um manipulador que contenha uma junta desse tipo possui mais graus de liberdade que de juntas. É possível apresentar como exemplo desse tipo de juntas, a junta cilíndrica.
IV. O tamanho do elo pode ser alterado por meio de uma junta prismática.
V. Um controlador é o elemento do manipulador que converte os comandos de movimento em energia para os atuadores.
São verdadeiras:
Alternativas:
· Apenas III.
checkCORRETO
· I, II e IV.
· III e IV.
· II e III.
· Apenas V.
Resolução comentada:
A asserção I está errada quando apresenta o elemento terminal do tipo ferramenta como usada para transporte, sendo correta a ferramenta do tipo garra. A asserção II está errada ao considerar a junta prismática como uma junta rotativa. A asserção III está correta, uma vez que o número de graus de liberdade está relacionado à quantidade de movimentos a ser realizada, e não de juntas presentes. A asserção IV está errada, pois o tamanho do elo não varia. A junta prismática até pode estender o tamanho do braço, mas não porque aumenta o elo, mas sim porque a junta se move. A asserção V está incorreta, porque o elemento que fornece a energia aos atuadores é a unidade de potência. O controlador processa os comandos e envia os sinais à unidade de potência para mover os atuadores conforme interesse.
Código da questão: 48732
8)
Ao desenvolver uma aplicação envolvendo manipuladores robóticos, é necessário antes que sejam programadas as ações a serem realizadas. Existem diversos modos de programação de um manipulador, envolvendo desde o posicionamento manual nas coordenadas desejadas até o uso de linguagens computacionais de alto nível, onde o programador deve apenas indicar a tarefa desejada e a linguagem de programação se ocupará dos detalhes necessários à realização da tarefa. Entre as formas de programar, tem-se a o método ___________ que pode ser feit(o)a a distância, com o envio de comandos ao manipulador em questão. Quando se é possivel o uso de manipulador real, o modo ____________ permite que as coordenadas de movimento sejam inseridas de forma direta, sem a necessidade de interface de programação. Quando ocorre a incapacidade de acesso ao manipulador, o método ____________ permite que sejam testadas e validadas, mesmo de que maneira incial, as condições de movimento. O método de programação __________ permite a programação a distancia do manipulador, desde que com a ajuda de um modelo físico como manipulador.
As expressões que completam corretamente a frase são:
Alternativas:
· Simulação física; offline; com uso de simuladores; telecomando.
· Telecomando; offline; simulação física; implícito.
· Online; telecomando; offline; nível das juntas.
· Telecomando; direto; offline; simulação física.
checkCORRETO
· Implícita; online; offline; telecomando.
Resolução comentada:
De acordo com o desenvolvimento do texto, o método que se programa a distância com o envio de comando é o telecomando. Quando se é possivel usar o manipulador, a porgramação é direta, sem a necessidade de nenhuma ferramenta de programação. O método offline permite os testes sem o manipulador, a partir do uso de simuladores virtuais. E a simulação física é também realizada a distancia, mas os pontos são fornecidos via movimentação de um manipulador-mestre, com as mesmas características do manipulador alvo.
Código da questão: 48776
9)
Os manipuladores robóticos apresentam diferentes configurações otimizadas para a aplicação para a qual eles foram desenvolvidos. A escolha de um modelo mais adequado pode limitar a flexibidade da linha de produção em caso de mudança nas atividades a serem exercidas, porém resulta em maior eficiência no desenvolvimento da atividade atual. Considerando um manipulador RRP (rotacional-rotacional-prismático) como da Figura 1, como o sistema de coordenadas apresentado, é correto dizer que:
Figura 1 – Manipulador RRP referentes à Questão 1
Fonte: elaborada pelo autor.
Alternativas:
· Que o manipulador apresentado é melhor representado em coordenadas cartesianas.
· Que considerando o sistema de coordenadas presente na base do manipulador, o sistema de coordenada presente no punho e na ferramenta mantém sempre a mesma direção do eixo z.
checkCORRETO
· Que a transformação de rotação ocorre somente nos eixos x e y, já que os eixos de todas as juntas estão na direção Z.
· Que é um manipulador capaz de realizar atividades com a ferramenta na direção do eixo x.
· Que este manipulador é indicado para operações no plano XZ.
Resolução comentada:
Este é um manipulador que possui duas juntas rotacionais com o eixo de rotação no eixo Z, o que promove o movimento da extremidade da ferramenta ao longo do plano XY. Porém, a presença da junta prismática permite que ocorra transformações também no eixo z. Como ele possui duas juntas rotacionais, a movimentação desse manipulador é melhor expressa por coordenadas que envolvam variação de direção (ângulo), como no caso das coordenadas polares ou cilindrícas (nesse caso, a melhor representação). Como não há transformações de direção nos eixos x e y, a ferramenta sempre manterá a direção original (a afirmação correta), não podendo realizar atividades nas direções nem x nem y.
Código da questão: 48735
10)
Um manipulador robótico é uma estrutura constante, composto de uma sequência de elementos fixa. Os elos são os elementos estruturais rígidos, que são conectados às juntas, de modo que se movam uns com relação aos outros. Para que o manipulador execute uma tarefa, os atuadores fornecem a energia necessária para a promoção do movimento. Conforme a configuração adotada para o manipulador, os elos podem estar diretamente ligados aos atuadores, fazendo assim que estes cumpram o papel de junta. A fim de melhorar o controle sobre o movimento, o manipulador pode ser dotado de alguma capacidade sensorial. Para que tudo opere corretamente, um sistema de controle executa as instruções determinadas. Na extremidade inicial do manipulador, tem-se a base, onde manipulador é fixado, enquanto na extremidade terminal está posicionado o punho. O punho é composto de várias juntas instaladas de modo que permitam a orientação correta do órgão terminal, quandoeste estiver nas posições necessárias à realização da tarefa. O órgão terminal, por sua vez, é responsável pela execução da tarefa. Por esse motivo, o órgão terminal é um componente especializado, adequado à tarefa a ser executada.
Sobre um manipulador robótico, é possível dizer que:
Alternativas:
· Que atuadores e juntas não podem ter a mesma função, já que as juntas têm a função de apoiarem o movimento e os atuadores promovem o movimento dos elos do manipulador.
· Que a capacidade sensorial dos manipuladores é função exercida pelos elos, já que têm a capacidade de mensurar as variáveis de ambiente (temperatura, posição, potência) e informá-las ao controlador.
· Que o órgão terminal não faz parte do manipulador robótico. Já que este elemento não é constante na configuração do manipulador, sendo substituido conforme necessidade.
checkCORRETO
· Que, por definição, um manipulador robótico se inicia na base e termina no órgão terminal, passando pelas juntas e pelos elos.
· Que o punho é responsável por localizar espacialmente o órgão terminador para que este realize suas atividades. Para isso, o punho é composto de um conjunto de juntas que permitem que essa ferramenta seja disposta da forma (posição e direção) necessária.
Resolução comentada:
Pela definição, o manipulador é responsável por mover o órgão terminal até a posição desejada, sendo o punho o componente presente na extremidade do manipulador responsável por fazer o ajuste fino das orientações do órgão terminal, isso é direcionar a ferramenta para a execução da atividade, e não movê-la para uma determinada posição.
Além disso, o órgão terminador não faz parte do manipulador, já que este pode ser substituído e, pela definição dada no início do texto, tem uma estrutura constante.
No texto também é dito que os atuadores executam o movimento, porém como os elos podem estar instalados sobre os atuadores, estes podem cumprir duas funções: de atuador e de junta.
Conforme o texto, os elos fornecem a estrutura do manipulador e não dispõem de capacidade para medir as variáveis de ambiente do manipulador robótico.