ATIVIDADE 3 - ROBÓTICA: DISPOSITIVOS DE MANIPULAÇÃO - 54_2025

ATIVIDADE 3 - ROBÓTICA: DISPOSITIVOS DE MANIPULAÇÃO - 54_2025

Questão 1

O principal desafio na robótica é programar o robô para realizar tarefas específicas. Para isso, a cinemática é responsável por estudar o movimento dos robôs sem considerar forças ou massas, relacionando os ângulos e deslocamentos das juntas à posição e orientação das partes do robô. Assim, existem dois tipos de cinemática: a direta e a inversa.
 

Acerca dos tipos de cinemática, assinale a alternativa que contém a definição correta da cinemática direta e da cinemática inversa:

​

Alternativas

Alternativa 1:

A cinemática direta determina os ângulos articulares e os torques das juntas a partir da posição e orientação do efetuador. Já a cinemática inversa calcula a trajetória cartesiana a ser seguida pelo robô.

Alternativa 2:

A cinemática direta busca a força aplicada em cada junta a partir da posição do efetuador, enquanto a cinemática inversa busca a trajetória mais rápida possível para o manipulador atingir uma posição final.

Alternativa 3:

Na cinemática direta, o objetivo é calcular os deslocamentos necessários das juntas a partir da posição desejada do efetuador. Já a cinemática inversa calcula o comprimento dos elos com base na trajetória executada.

Alternativa 4:

A cinemática direta consiste em encontrar os ângulos e deslocamentos das juntas a partir da posição e orientação final do efetuador. Já a cinemática inversa calcula a posição e orientação do efetuador com base nas dimensões dos elos.

Alternativa 5:

A cinemática direta permite encontrar a posição e a orientação do sistema de referência do efetuador com relação aos ângulos das juntas e à dimensão dos elos. Já na cinemática inversa, buscamos os ângulos e deslocamentos necessários que serão aplicados às juntas para obter a posição e orientação desejada do efetuador do manipulador.

Questão 2

No controle de robôs manipuladores, a geração de trajetórias é uma etapa essencial que determina como cada junta do robô deve se mover ao longo do tempo para atingir determinado objetivo com precisão e suavidade. Um dos métodos mais utilizados para isso é o uso de polinômios, especialmente os de terceiro grau (polinômios cúbicos), por sua capacidade de garantir movimentos contínuos e suaves, respeitando restrições físicas do sistema.
 

Fonte: BARROS, T. T. T. Robótica: Dispositivos de Manipulação. Maringá: Unicesumar, 2022.

Utilizando a equação geral para a posição em função do tempo, determine a função matemática que descreve a posição da junta ao longo do tempo, assim como a velocidade da junta e a aceleração da junta de um manipulador com um único elo estático, cuja velocidade inicial é igual a zero, estando na posição inicial θ (0) = 6º. Deseja-se mover esse manipulador para a posição θ (f) = 70º, com um tempo total de movimento de quatro segundos.

Equação geral para a posição em função do tempo:

Alternativas

Alternativa 1:

Alternativa 2:

Alternativa 3:

Alternativa 4:

Alternativa 5:

Questão 3

Em um processo industrial a utilização do robôs vem se tornando frequente. Para tal, foi proposta uma metodologia dividida em três etapas: análise estratégica, reengenharia de processos e análise de investimentos em competitividade. Dentro desse contexto, os robôs industriais estão diretamente relacionados aos diversos fatores de competitividade, espalhados no chão de fábrica aos sistemas gerenciais, tais como CAE, CAD, CAPP, CNC, SFM, MRPI, TQC, CIM, etc. A seleção de robôs foi abordada no decorrer através de uma análise, tentando enfocar os aspectos econômicos e técnicos mais relevantes.

Com base no exposto, quais os métodos de programação mais freqüentemente utilizados em robôs industriais?

Alternativas

Alternativa 1:

Aprendizagem linha, Programação, Programação on-line.

Alternativa 2:

Aprendizagem linha, Programação, Programação on-line.

Alternativa 3:

Aprendizagem ponto, Programação off-line, Programação on-line.

Alternativa 4:

Aprendizagem ponto a ponto, Programação, Programação on-line.

Alternativa 5:

Aprendizagem ponto a ponto, Programação off-line, Programação on-line.

Questão 4

Na robótica, a interação entre humanos e robôs é facilitada por dispositivos como o Teach Pendant. A programação no modo "ensinar-mostrando" é possível através do Teach Pendant, onde o operador posiciona o robô manualmente. Além disso, ele desempenha um papel crucial na segurança do operador, incorporando botões de emergência e mecanismos de verificação de aptidão.

​BARROS, T. T. T. Robótica: Dispositivos de Manipulação. Maringá - PR: Unicesumar, 2022.
 

Qual é uma das funções do Teach Pendant em robótica?

Alternativas

Alternativa 1:

Controlar remotamente o robô por meio de um aplicativo móvel.

Alternativa 2:

Realizar a programação do robô apenas através de comandos de voz.

Alternativa 3:

Modificar as características físicas dos objetos manipulados pelo robô.

Alternativa 4:

Armazenar automaticamente os pontos gravados pelo robô durante a operação.

Alternativa 5:

Permitir ao operador movimentar o robô e modificar os valores das posições no espaço cartesiano ou nas juntas.

Questão 5

Em robótica, manipuladores são dispositivos projetados para mover e posicionar objetos com precisão, geralmente utilizando uma combinação de juntas prismáticas e rotacionais. Um manipulador planar é um tipo específico de manipulador que opera em um plano bidimensional, permitindo que os elos se movam e girem dentro desse plano. Neste caso, temos um manipulador com duas juntas: uma prismática, que permite o movimento linear ao longo de uma direção específica com deslocamento DDD, e uma rotacional, que permite a rotação do braço em torno de um eixo com um ângulo θ\thetaθ. A determinação das coordenadas (x,y)(x, y)(x,y) do ponto P, localizado na extremidade do segundo elo, é essencial para entender a posição final do manipulador em relação ao sistema de referência cartesiano Oxy. Este problema é fundamental na análise cinemática, onde se busca relacionar os parâmetros das juntas com a posição e orientação do manipulador.​

Assinale a alternativa que representa o conjunto de equações referentes às coordenadas do ponto P( x , y) , determinadas em relação ao sistema de referência cartesiano Ox y .​

Alternativas

Alternativa 1:

P( L*cosø, D+L*senø)

Alternativa 2:

P(D+L*cosø, L*senø)

Alternativa 3:

P(D+L*senø, L*cosø)

Alternativa 4:

P( L*senø, L*cosø)

Alternativa 5:

P(D*L*cosø, L*senø)

Questão 6

Os encoders absolutos compartilham a mesma construção básica dos encoders incrementais, mas se diferenciam por possuírem um maior número de trilhas de listras e correspondentes receptores e transmissores. Nesses dispositivos, as trilhas são estrategicamente dispostas para fornecer uma representação binária proporcional ao ângulo do eixo. Por exemplo, a primeira trilha pode conter duas listras, a segunda, quatro; a terceira, oito, e assim por diante. Essa disposição única possibilita que o ângulo seja diretamente lido do encoder, sem a necessidade de realizar qualquer contagem eletrônica externa.


Sobre os encoders absolutos, assinale a alternativa correta:​

Alternativas

Alternativa 1:

Os encoders absolutos possuem menos trilhas de listras em comparação com os encoders incrementais, o que resulta em uma menor resolução angular.

Alternativa 2:

Os encoders absolutos são dispositivos que medem a rotação contínua dos eixos, mas não conseguem fornecer informações precisas sobre a posição angular específica.

Alternativa 3:

Os encoders absolutos funcionam exclusivamente por meio de sinais analógicos, tornando-os mais suscetíveis a interferências externas em comparação com os encoders digitais.

Alternativa 4:

Os encoders absolutos possuem uma construção extremamente mais complexa do que os encoders incrementais, o que resulta em uma maior necessidade de manutenção e ajustes frequentes.

Alternativa 5:

Os encoders absolutos utilizam trilhas de listras e um número correspondente de receptores e transmissores, permitindo uma leitura direta do ângulo do eixo sem contar com auxílio eletrônico externo.

Questão 7

Na modelagem dos movimentos de um robô manipulador, alguns parâmetros são fundamentais para representar matematicamente a análise da cinemática a partir de estruturas já conhecidas do robô. O método mais utilizados para essa modelagem é a Convenção de Denavit-Hartenberg, que utiliza quatro parâmetros que permitem descrever, de forma sistemática, a posição e a orientação de cada elo em relação ao anterior, facilitando a construção das matrizes de transformação homogênea utilizadas na análise cinemática do robô, sendo representados por:  

Fonte: o autor.

Sobre os parâmetros, analise as afirmativas a seguir:

​É correto o que se afirma em:​

Alternativas

Alternativa 1:

I, apenas.

Alternativa 2:

IV, apenas.

Alternativa 3:

I e II, apenas.

Alternativa 4:

III e IV, apenas.

Alternativa 5:

IV e V, apenas.

Questão 8

Em um processo industrial, a utilização de robôs vem se tornando frequente. Para tal, foi proposta uma metodologia dividida em três etapas: análise estratégica, reengenharia de processos e análise de investimentos em competitividade. Dentro desse contexto, os robôs industriais estão diretamente relacionados aos diversos fatores de competitividade, espalhados no chão de fábrica e nos sistemas gerenciais, tais como CAE, CAD, CAPP, CNC, SFM, MRPI, TQC, CIM etc. A seleção de robôs abordada nas aulas por meio de análise teve como foco os aspectos econômicos e técnicos mais relevantes.

Dessa forma, assinale a alternativa que apresente os métodos de programação mais frequentemente utilizados em robôs industriais.

Alternativas

Alternativa 1:

Aprendizagem ponto, Programação, Programação on-line.

Alternativa 2:

Aprendizagem ponto a ponto, Programação, Programação on-line.

Alternativa 3:

Aprendizagem ponto, Programação off-line, Programação on-line.

Alternativa 4:

Aprendizagem ponto a ponto, Programação off-line, Programação on-line.

Alternativa 5:

Aprendizagem ponto a ponto, Programação Objetiva, Programação on-line.

Questão 9

Em sistemas robóticos, os sensores podem ser classificados de acordo com sua função em sensores internos (que monitoram o próprio robô) e sensores externos (que interagem com o ambiente ao redor).

Com base no texto, assinale a alternativa que apresenta apenas sensores do tipo interno:

Alternativas

Alternativa 1:

Encoder e Giroscópio.

Alternativa 2:

Sensor capacitivo e Encoder.

Alternativa 3:

Sensor HC-SR04 e Acelerômetro.

Alternativa 4:

Sensor capacitivo e Sensor HC-SR04.

Alternativa 5:

Sensor de proximidade e Sensor de tato.

Questão 10

Na robótica, especialmente no uso de braços manipuladores, é fundamental entender como ocorre o movimento dessas estruturas em relação a um ponto fixo no espaço. Existe um campo de estudo que trata justamente de descrever, de forma matemática e precisa, a geometria dos movimentos realizados por esses braços, considerando sua posição e orientação ao longo do tempo. Esse tipo de análise não leva em conta as forças ou torques que causam o movimento, focando em como o deslocamento acontece no espaço.
 

BARROS, T. T. T. Robótica: Dispositivos de Manipulação. Maringá: Unicesumar, 2022.

Com base no texto, assinale a alternativa que corresponde ao estudo que analisa matematicamente o movimento de robôs, especialmente braços robóticos, sem levar em conta as forças envolvidas no movimento:

Alternativas

Alternativa 1:

Estática.

Alternativa 2:

Dinâmica.

Alternativa 3:

Cinemática.

Alternativa 4:

Programação robótica.

Alternativa 5:

Controle bidimensional.