Aula 16 - Anatomia dos braços mecânicos industriais

Fig. 1 – Elos e juntas num braço mecânico.

O braço robótico (Groover, 1988) é composto pelo braço e pulso. O braço consiste de elementos denominados elos unidos por juntas de movimento relativo, onde são acoplados os acionadores para realizarem estes movimentos individualmente, dotados de capacidade sensorial, e instruídos por um sistema de controle. 

O braço é fixado à base por um lado e ao punho pelo outro. O punho consiste de várias juntas próximas entre si, que permitem a orientação do órgão terminal nas posições que correspondem à tarefa a ser realizada. Na extremidade do punho existe um órgão terminal (mão ou ferramenta) destinada a realizar a tarefa exigida pela aplicação. A figura 1 mostra esquematicamente uma seqüência de elos e juntas de um braço robótico. Nos braços reais, a identificação dos elos e juntas nem sempre é fácil, em virtude da estrutura e de peças que cobrem as juntas para protegê-las no ambiente de trabalho.

Fig. 2 – Seqüência de elos numa junta de um braço robótico

Numa junta qualquer, o elo que estiver mais próximo da base é denominado elo de entrada. O elo de saída é aquele mais próximo do órgão terminal, como ilustrado na figura 2.

Num braço mecânico antropomórfico (que se assemelha ao braço humano), os elos são denominados sequencialmente de base, braço e antebraço.

Fig. 3 – Tipos de juntas empregadas em robôs

As juntas podem ser rotativa, prismática, cilíndrica, esférica, parafuso e planar. Suas funcionalidades são descritas a seguir, e na figura 4 podem ser visualizadas.

• A junta prismática ou linear: Move em linha reta. São compostas de duas hastes que deslizam entre si;

• A junta rotacional: Gira em torno de uma linha imaginária estacionária chamada de eixo de rotação. Ela gira como uma cadeira giratória e abrem e fecham como uma dobradiça;

• A junta esférica: Funciona com a combinação de três juntas de rotação, realizando a rotação em torno de três eixos;

• A junta cilíndrica: É composta por duas juntas, uma rotacional e uma prismática;

• A junta planar: É composta por duas juntas prismáticas, realiza movimentos em duas direções;

• A junta parafuso: É constituída de um parafuso que contém uma porca ao qual executa um movimento semelhante ao da junta prismática, porém, com movimento no eixo central (movimento do parafuso).

A fig. 4 Representação esquemática de juntas

Robôs industriais utilizam em geral apenas juntas rotativas e prismáticas. A junta planar pode ser considerada como uma junção de duas juntas prismáticas, e, portanto, é também utilizada. As juntas rotativas podem ainda ser classificadas de acordo com as direções dos elos de entrada e de saída em relação ao eixo de rotação. Tem-se assim as seguintes juntas rotativas:

• Rotativa de torção ou torcional T: Os elos de entrada e de saída têm a mesma direção do eixo de rotação da junta.

• Rotativa rotacional R: Os elos de entrada e de saída são perpendiculares ao eixo de rotação da junta.

• Rotativa revolvente V: O elo de entrada possui a mesma direção do eixo de rotação, mas o elo de saída é perpendicular a este.