a) A partir dessas informações, encontre as coordenadas x e y do centro da ferramenta, demonstrando os cálculos utilizados.

MAPA - ROBÓTICA DISPOSITIVOS DE MANIPULAÇÃO - 54_2025

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MAPA - Robótica: dispositivos de manipulação (54/2025)


1. Modelagem de robôs
Você trabalha em uma fábrica que utiliza manipuladores robóticos para pegar e mover objetos em uma linha de montagem. Um dia, recebeu a missão de modelar matematicamente um braço robótico que se movimenta em um plano vertical, com duas juntas rotacionais e dois elos.
Considere que o robô manipulador planar da figura a seguir, com movimento plano vertical, composto por duas juntas rotacionais e por dois elos (L1 e L2), seja o manipulador utilizado em uma das linhas de montagem. O manipulador robótico tem sua origem em (x0, y0), onde está localizada a primeira junta. Os pontos localizados em (x1, y1) correspondem ao centro da segunda junta. Por fim, os pontos localizados em (x2, y2) definem o centro da garra para a manipulação dos objetos. 
Considere, ainda, que: o ângulo θ1 = 30º, e o ângulo θ2 = 90º. As dimensões das juntas são desprezadas em relação ao sistema no todo, e os comprimentos de L1 e L2 são iguais a 1 metro. ​

Fonte: o autor.

Questões:
a) A partir dessas informações, encontre as coordenadas x e y do centro da ferramenta, demonstrando os cálculos utilizados.
b) Para o manipulador da figura anterior, encontre os ângulos θ1 e θ2 das juntas quando a ferramenta do manipulador estiver localizada na posição (0.5, 0.5), demonstrando os cálculos utilizados.
c) Utilizando as coordenadas x e y do ponto central da ferramenta como referência, prove que, para este manipulador planar, composto por duas juntas rotacionais e por dois elos e sem articulações adicionais, o ponto (1, 2) não é alcançável.
d) Na cinemática inversa de um manipulador planar de dois elos, quando os elos são simétricos (iguais), distinguimos o espaço alcançável e o espaço hábil do robô. No entanto, quando os elos não são simétricos, um desses espaços deixa de existir. Qual é esse espaço que deixa de existir e por que ele deixa de existir?

 

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1. Modelagem de robôs
Você trabalha em uma fábrica que utiliza manipuladores robóticos para pegar e mover objetos em uma linha de montagem. Um dia, recebeu a missão de modelar matematicamente um braço robótico que se movimenta em um plano vertical, com duas juntas rotacionais e dois elos.
Considere que o robô manipulador planar da figura a seguir, com movimento plano vertical, composto por duas juntas rotacionais e por dois elos (L1 e L2), seja o manipulador utilizado em uma das linhas de montagem. O manipulador robótico tem sua origem em (x0, y0), onde está localizada a primeira junta. Os pontos localizados em (x1, y1) correspondem ao centro da segunda junta. Por fim, os pontos localizados em (x2, y2) definem o centro da garra para a manipulação dos objetos. 
Considere, ainda, que: o ângulo θ1 = 30º, e o ângulo θ2 = 90º. As dimensões das juntas são desprezadas em relação ao sistema no todo, e os comprimentos de L1 e L2 são iguais a 1 metro. ​

Fonte: o autor.

Questões:
a) A partir dessas informações, encontre as coordenadas x e y do centro da ferramenta, demonstrando os cálculos utilizados.
b) Para o manipulador da figura anterior, encontre os ângulos θ1 e θ2 das juntas quando a ferramenta do manipulador estiver localizada na posição (0.5, 0.5), demonstrando os cálculos utilizados.
c) Utilizando as coordenadas x e y do ponto central da ferramenta como referência, prove que, para este manipulador planar, composto por duas juntas rotacionais e por dois elos e sem articulações adicionais, o ponto (1, 2) não é alcançável.
d) Na cinemática inversa de um manipulador planar de dois elos, quando os elos são simétricos (iguais), distinguimos o espaço alcançável e o espaço hábil do robô. No entanto, quando os elos não são simétricos, um desses espaços deixa de existir. Qual é esse espaço que deixa de existir e por que ele deixa de existir?

 

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a) Mostre as diferenças entre esses tipos de robô em relação à sua geometria, especificando os tipos de juntas utilizadas.

 ATIVIDADE 1 - ROBÓTICA DISPOSITIVOS DE MANIPULAÇÃO - 54_2025

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ATIVIDADE DE ESTUDO 1 - Robótica: Dispositivos de Manipulação - 54/2025.

Boa atividade!

Os robôs industriais podem ser classificados com base na geometria do seu espaço de trabalho, ou seja, na forma e alcance da área em que realizam suas operações, bem como pelo tipo de juntas que utilizam, que determinam os movimentos possíveis e a precisão das tarefas executadas. Entre os principais tipos de robôs, encontram-se o robô cartesiano, o robô cilíndrico, o robô esférico ou polar, o robô SCARA e o robô articulado. Cada tipo de robô apresenta características específicas que tornam certos modelos mais adequados para tarefas como montagem, soldagem, pintura ou manipulação de materiais, dependendo das exigências do processo industrial.

Elaborado pelo autor.

Questões:
a) Mostre as diferenças entre esses tipos de robô em relação à sua geometria, especificando os tipos de juntas utilizadas.
b) Destaque as características principais desses manipuladores.
c) Se tanto o robô Esférico quanto o robô SCARA possuem o mesmo arranjo geométrico, por que eles apresentam diferenças no espaço de trabalho e nas aplicações?

 

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ATIVIDADE DE ESTUDO 1 - Robótica: Dispositivos de Manipulação - 54/2025.

Boa atividade!

Os robôs industriais podem ser classificados com base na geometria do seu espaço de trabalho, ou seja, na forma e alcance da área em que realizam suas operações, bem como pelo tipo de juntas que utilizam, que determinam os movimentos possíveis e a precisão das tarefas executadas. Entre os principais tipos de robôs, encontram-se o robô cartesiano, o robô cilíndrico, o robô esférico ou polar, o robô SCARA e o robô articulado. Cada tipo de robô apresenta características específicas que tornam certos modelos mais adequados para tarefas como montagem, soldagem, pintura ou manipulação de materiais, dependendo das exigências do processo industrial.

Elaborado pelo autor.

Questões:
a) Mostre as diferenças entre esses tipos de robô em relação à sua geometria, especificando os tipos de juntas utilizadas.
b) Destaque as características principais desses manipuladores.
c) Se tanto o robô Esférico quanto o robô SCARA possuem o mesmo arranjo geométrico, por que eles apresentam diferenças no espaço de trabalho e nas aplicações?

 

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Analise o diagrama pneumático a seguir. Em seguida, preencha a tabela, identificando e descrevendo a função de cada componente numerado, seguindo o exemplo fornecido.

 MAPA - SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS - 54_2025

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Otimização de Processos Industriais com Lógica Pneumática.

Este MAPA está dividido em três etapas que simulam o dia a dia de um profissional da área:
- Diagnóstico e Documentação: Identificar os componentes de um sistema em operação.
- Manutenção e Reparo: Completar as conexões de um circuito para restaurar sua funcionalidade.
- Inovação e Projeto: Criar um novo circuito de automação do zero, utilizando um método de projeto estruturado.

Prepare suas ferramentas e vamos começar!
Prof. Plínio de Andrade Vieira

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ETAPA 1: Diagnóstico e Documentação de Sistema

O primeiro passo em qualquer projeto de melhoria é entender o que já existe. Nesta etapa, você fará o levantamento técnico de um circuito pneumático que controla um braço robótico de manipulação de peças. Sua tarefa é identificar cada componente e descrever sua função para criar a documentação técnica do equipamento.

Atividade da ETAPA 1:
Analise o diagrama pneumático a seguir. Em seguida, preencha a tabela, identificando e descrevendo a função de cada componente numerado, seguindo o exemplo fornecido.

Figura 1: Diagrama Pneumático para Análise

Fonte: O autor (2025).

Figura 2: Tabela de Componentes

Fonte: O autor (2025).

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ETAPA 2: Manutenção Corretiva do Circuito de Estampagem

Um equipamento de estampagem de peças parou de funcionar e os esquemas de ligação se perderam. Os componentes principais estão posicionados no painel, mas as linhas de ar comprimido (conexões) foram desconectadas. Sua tarefa como engenheiro(a) de manutenção é reconectar o circuito para que ele execute a sequência de operação correta: A+ B+ A- B-.

Atividade da ETAPA 2:
Observe o diagrama a seguir, que contém todos os componentes necessários, mas sem as conexões de comando e potência. Sua tarefa é desenhar as linhas de ar comprimido para interligar os componentes de forma que o sistema execute a sequência A+ B+ A- B- ao pressionar o botão de partida.

Figura 3: Diagrama Incompleto para Conexão

Fonte: O autor (2025).

​Instruções Adicionais:
- O cilindro A deve avançar (A+).
- Ao final do avanço de A, o cilindro B deve avançar (B+).
- Ao final do avanço de B, o cilindro A deve retornar (A-).
- Ao final do retorno de A, o cilindro B deve retornar (B-), finalizando o ciclo.

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​ETAPA 3: Projeto de um Novo Dispositivo de Montagem

A empresa precisa de um novo dispositivo automatizado para um processo de montagem que exige a sequência de movimentos: A+ B+ A- B-. Esta sequência possui sobreposição de sinais, o que exige um método de projeto mais robusto para evitar travamentos.

Atividade da ETAPA 3:
Sua tarefa é projetar, do zero, um diagrama pneumático completo que execute a sequência A+ B+ A- B-, utilizando obrigatoriamente o método cascata.

Requisitos do Projeto:
1. Análise da Sequência: separe a sequência em grupos de movimento conforme as regras do método cascata.
2. Componentes: o circuito deve incluir dois atuadores de dupla ação (A e B), sensores de fim de curso (roletes), válvulas direcionais para os atuadores, uma válvula de memória (válvula cascata) para controle dos grupos e um botão de partida.
3. Diagrama Final: desenhe o circuito pneumático completo e funcional, mostrando claramente a linha de pressão de cada grupo e todas as conexões lógicas.

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​FINALIZAÇÃO
Parabéns por concluir este desafio de automação! Ao realizar as tarefas de diagnóstico, reparo e projeto, você aplicou na prática os conhecimentos fundamentais da pneumática industrial. A capacidade de interpretar, corrigir e criar circuitos lógicos é o que diferencia um profissional de excelência nesta área. Esperamos que esta atividade tenha solidificado suas habilidades e o preparado para os desafios do mercado de trabalho.

 

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