05 sensores atuadores (1)
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Este documento fornece uma introdução sobre atuadores e sensores para robótica, descrevendo os principais tipos de atuadores (hidráulicos, pneumáticos e elétricos) e sensores (mecânicos, magnéticos, capacitivos, ópticos e ultrassônicos). Também discute aspectos como características, vantagens e desvantagens de cada tipo, além de apresentar exemplos como motores CA x CC, encoders e scanners a laser.
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- 1. Robótica Sensores e Atuadores Prof. Alexandre Tannus 1 / 67
- 2. Sumário 1 Atuadores 2 Sensores 3 Bibliograa 2 / 67
- 4. Características gerais Peso Relação Potência-Peso Pressão de Operação Tensão Temperatura Rigidez Uso de engrenagens de redução 4 / 67
- 7. Atuadores Hidráulicos Características importantes Alta relação potência-peso Baixa geração de calor Bomba hidráulica pode ser dimensionada para carga média 7 / 67
- 8. Robô Hidráulico 8 / 67
- 9. Atuadores pneumáticos Pneumática Do grego pneumatikos: sopro, fôlego Ramo da ciência que faz uso de ar ou gás pressurizado Características positivas do ar Baixo custo Compressibilidade Não gera faísca 9 / 67
- 10. Sistema pneumático Quatro blocos Gerador Qualidade e distribuição Manobra Atuador 10 / 67
- 11. Bloco gerador Armazenamento do ar atmosférico Filtragem e desumidicação do ar 11 / 67
- 12. Bloco de Qualidade e Distribuição Retirar impurezas e umidade do ar Regulador de pressão Lubricação 12 / 67
- 13. Bloco de manobra Válvulas 13 / 67
- 14. Bloco de atuação Atuadores pneumáticos Eixo com movimento bidirecional 14 / 67
- 15. Eletropneumática Controle e detecção de movimentos realizados por válvulas de comando e atuadores pneumáticos por meio de dispositivos e sensores elétricos Controladores lógico programáveis (CLP) 15 / 67
- 16. Atuadores elétricos Mais utilizados na indústria Tipos Motor CA Motor CC Motor de passo Servomotor 16 / 67
- 17. Motores CA x Motores CC Controle de velocidade Motores CC permitem controle de velocidade mais simples Velocidade de um motor CA é dependente da frequência de alimentação. Presença de escovas Motores sem escovas possuem, em geral, vida útil maior. Motores com escovas exigem mais manutenções Dissipação de calor Calor gerado pela passagem de corrente nos os Também pode haver aquecimento por corrente parasita, atrito, nas escovas, dentre outros. Deve ser observado o caminho que o calor percorre até sair do motor. 17 / 67
- 18. Características dos Atuadores - Vantagens 18 / 67
- 19. Características dos Atuadores - Desvantagens 19 / 67
- 20. SENSORES 20 / 67
- 21. Denição de Sensores Sensores são dispositivos que detectam informações sobre o robô e do meio onde ele está imerso e as transmite para o controlador do robô. Sensores produzem um sinal que permite medir uma quantidade como: Força, torque, temperatura, posição, velocidade, . . . 21 / 67
- 22. Sensores ajudam o robô a: Detectar a posição e orientação de suas diversas juntas. Garantir a qualidade de produção. Descobrir variações de forma e dimensão das peças produzidas. Identicar obstáculos imprevistos. Determinar e analisar defeitos. 22 / 67
- 23. Denições importantes Acurácia Concordância entre o valor real e o valor medido Resolução Mudança na variável medida para a qual o sensor irá responder Repetibilidade Variação das medidas do sensor quando a mesma variável é medida várias vezes Range Limite superior e inferior que podem ser medidos da variável 23 / 67
- 24. Alimentação de sensores Tensão Contínua (DC) Tensão Alternada (AC) Tensão Universal 24 / 67
- 25. Saída de sensores Eletrônica PNP e NPN Mecânica (Relés) Chaveamento de correntes maiores Analógica Transdutores Convertem grandeza física em grandeza elétrica 25 / 67
- 26. Sinal analógico x digital Analógico: amplitude pode variar em uma faixa contínua Digital: amplitude pode assumir M valores dentro de uma faixa de amplitudes 26 / 67
- 27. Terminologia Face sensora Lado do sensor que detecta o objeto Distância Espaço entre a face sensora e o objeto a ser detectado Histerese 27 / 67
- 28. Tipos de sensores Mecânicos Magnéticos detectam apenas magnetos Indutivos apenas materiais ferromagnéticos Capacitivos Ópticos Ultrassônicos 28 / 67
- 29. Sensores Mecânicos Chaves de m de curso Botoeiras 29 / 67
- 30. Sensores Mecânicos Usados para medir quantidades como: Posição Velocidade Forma Força e torque Pressão Vibração, estresse Massa 30 / 67
- 31. Sensores indutivos Variação na indutância gerada por uma bobina 31 / 67
- 32. Princípio de Funcionamento 32 / 67
- 33. Fator de correção 33 / 67
- 34. Blindagem Direcionamento do campo Aumento da distância sensora e da precisão 34 / 67
- 35. Embutimento Embutido Campo eletromagnético apenas na face sensora Não embutido Campo eletromagnético na superfície da face sensora Semi-embutido Campo magnético somente na face sensora, mas é afetado por metais ao redor 35 / 67
- 36. Sensores Capacitivos Detectam objetos metálicos e não metálicos Capacidade de detectar dentro de recipientes Vericação de níveis de uidos e sólidos em tanques 36 / 67
- 37. Princípio de Funcionamento 37 / 67
- 38. Constante dielétrica 38 / 67
- 39. Sensores óticos Emissão e recepção de feixes de luz Maior distância sensora 39 / 67
- 40. Sensores óticos Background Zona Morta Interferências do meio Fator de correção 40 / 67
- 41. Sensores ultrassônicos Emissão e recepção de ondas sonoras 41 / 67
- 42. Princípio de funcionamento 42 / 67
- 43. Sensores segundo a função Sensores podem ser categorizados de acordo com a função que realizam em: Manipulação Que interagem com o meio ambiente do robô. Ex: sensores de Força. Aquisição Que permitem ao robô perceber seu próprio estado. Ex: encoders. 43 / 67
- 44. Sensores segundo a localização Sensores podem ser categorizados de acordo com sua localização em Internos Encoders. Externos Swiches, táteis, proximidade e fotoelétricos. Interlocked Usados para proteger o robô. Travam o robô até que certa condição se torne válida (pressão de uido, temperatura alta, etc) 44 / 67
- 45. Sensores segundo a localização Sensores podem ser categorizados de acordo com sua ativação em: Contato Existe um contato físico para a ativação Ex.: switches Sem contato Não existe um contato físico para a ativação Ex.: visão, ultrassom, radiação Ainda, proximidade x presença 45 / 67
- 46. 46 / 67
- 47. Classicação - Aplicação Proximidade Posição / Velocidade Força / pressão Vibração / Aceleração Tato 47 / 67
- 48. Sensores de Proximidade On / O presença ou ausência de objeto Tipos Chave mecânica Ótico Ultrassônico Indutivo Capacitivo 48 / 67
- 49. Sensores de Proximidade É necessário, em geral, pelo menos duas funções de segurança: 1 Desligar ou poder desabilitar quando uma pessoa entra na área de perigo. 2 Evitar ligar ou habilitação de força quando uma pessoa está na zona de perigo. 49 / 67
- 50. Cortinas de luz As cortinas de luz de segurança são sensores de presença fotoelétrico projetados especicamente para proteger o pessoal de lesões relacionadas com o movimento da máquina perigosa. Também conhecido como: AOPDs (dispositivos de proteção individual optoeletrônicos ativos) ESPE (equipamentos de proteção individual eletrosensiveis) 50 / 67
- 51. Scanners a laser Os leitores de segurança a laser usam um espelho rotativo que criam um plano de detecção. A localização do objeto é determinado pelo ângulo de rotação do espelho e pelo tempo de vôo de um feixe de laser. Ao tomar a medida da distância e da localização do objeto, o scanner a laser determina a posição exata do objeto. 51 / 67
- 52. Scanners a laser Os scanners a laser criam duas zonas 1 uma zona de alerta: fornece um sinal de que não desliga o perigo e informa às pessoas que elas estão se aproximando da zona de segurança 2 uma zona de segurança: quando um objeto entra, faz o scanner a laser emitir uma ordem de parada; as saídas dos controladores se desligam. 52 / 67
- 53. Scanners a laser 53 / 67
- 54. Tapetes de segurança sensíveis a pressão Usados para a vigilância de uma área em torno de uma máquina Uma matriz de tapetes interligados é denido em torno da área de risco e a pressão aplicada ao tapete (por exemplo, passos de um operador) fará com que a unidade controladora do tapete desligue a alimentação do perigo. 54 / 67
- 55. Tapetes de Segurança 55 / 67
- 56. Tapetes de Segurança 56 / 67
- 57. Sensores de Velocidade / Aceleração Sensores de velocidade Potenciômetro LVDT Encoder Sensores de aceleração Tacômetro 57 / 67
- 58. Potenciômetro Resistor variável Vantagens Simples Barato Desvantagens Pouco exato Baixa resolução 58 / 67
- 59. LVDT (Linear Variable Dierential Transformer) Um LVDT consiste de um núcleo magnético que move dentro de um cilindro A luva do cilindro contém uma bobina primária com uma tensão oscilante aplicada A luva também contém dois secundários que detectam esta tensão com a magnitude igual ao deslocamento LVDTs são muito precisos (centésimo de milímetro) 59 / 67
- 60. Encoders Encoders são sensores digitais usados para dar feedback de posição para atuadores Consiste de um disco de vidro ou plástico que gira entre uma fonte de luz (LED) e um par de fotodetectores O disco é marcado com setores ou riscos que bloqueiam a passagem da luz, produzindo pulsos conforme gira 60 / 67
- 62. Resolvers Sensor de posição absoluta Um estator composto por dois enrolamentos, A e B. O enrolamento A está posicionado a 90 graus do enrolamento B. O rotor é composto por um terceiro enrolamento, C, que é energizado com uma onda senoidal. O sinal em C induz sinais em A e B, que variam com a posição angular de C. A voltagem induzida em A está em quadratura com a de B. Cada posição do rotor produz valores diferentes em A e B. 62 / 67
- 65. Tacômetro Medida de velocidade de rotação utilizando um gerador DC Essencialmente é um motor girando ao contrário Normalmente utiliza-se conectados diretamente ao motor para se ter feedback 65 / 67
- 67. 67 / 67