ATIVIDADE 2 – EMCA – ROBÓTICA: DISPOSITIVOS DE MANIPULAÇÃO – 53_2025

ATIVIDADE 2 – EMCA – ROBÓTICA: DISPOSITIVOS DE MANIPULAÇÃO – 53_2025

QUESTÃO 1
Quando o modelo dinâmico de um manipulador robótico busca posicionar suas juntas em uma posição específica, é necessário considerar todas as forças atuantes no sistema. Nesses casos, o uso de um controlador proporcional isolado pode não ser suficiente para garantir precisão no posicionamento, sendo comum a aplicação de um controlador PID, que combina as ações proporcional, integral e derivativa.

 

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

 

Com base nesse contexto, considere um manipulador robótico que apresenta um erro no setpoint definido para o seu efetuador, ultrapassando a posição desejada (ou seja, ocorre oscilação). Assinale a alternativa correta que representa a ação de controle mais indicada para corrigir esse tipo de comportamento no sistema:
Alternativas
Alternativa 1 – Controle Integral.
Alternativa 2 – Controle Corretor.
Alternativa 3 – Controle Derivativo.
Alternativa 4 – Controle Estruturador.
Alternativa 5 – Controle Proporcional.
QUESTÃO 2

Você estava estudando sobre cinemática do manipulador. Durante suas pesquisas, você se deparou com o Jacobiano inverso, uma ferramenta importante que permite compreender a evolução das variáveis de junta e guiar as variáveis cartesianas do manipulador ao longo de um caminho específico.

ROMANO, V. F. Robótica Industrial. 1. ed. São Paulo: Blücher, 2002.; CRAIG, J. J. Robótica. 3. ed. São Paulo: Pearson, 2012.

 

Sobre o conceito de “caminho” mencionado no contexto da cinemática do manipulador, assinale a alternativa correta.

​

Alternativas
Alternativa 1 – O conjunto de trajetórias que o manipulador pode seguir.
Alternativa 2 – A relação entre as variáveis de junta e as variáveis cartesianas do manipulador.
Alternativa 3 – Uma sequência de pontos no espaço que devem ser percorridos em uma ordem específica.
Alternativa 4 – A função matemática que descreve a evolução das variáveis de junta em relação ao tempo.
Alternativa 5 – O inverso do Jacobiano, utilizado para calcular as velocidades das variáveis cartesianas do manipulador.
QUESTÃO 3

No contexto da robótica industrial, diferentes tipos de atuadores são utilizados para converter energia em movimento mecânico, dependendo da aplicação desejada. Esses atuadores podem ser classificados em hidráulicos, pneumáticos e eletromagnéticos, cada um com características específicas quanto à força gerada, velocidade de resposta e precisão no controle.

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

Com base nas características de cada tipo de atuador, analise as afirmativas a seguir:

I. Os atuadores hidráulicos são, geralmente, utilizados em aplicações que exigem movimentação de cargas leves.

II. Atuadores pneumáticos são ideais para aplicações que exigem controle contínuo e preciso de velocidade e posição, sendo o seu controle simples, porém de elevado custo quando comparado com atuadores elétricos ou hidráulicos.

III. Atuadores eletromagnéticos, como servomotores e motores de passo, permitem controle preciso de posição e força, sendo amplamente utilizados em robôs industriais.

IV. O principal uso dos atuadores hidráulicos é em tarefas como sistemas de ventosas em robôs colaborativos.

V. Atuadores pneumáticos são mais utilizados quando se deseja controle sofisticado e flexível de movimentos complexos em ambientes que exigem alta precisão.

​É correto o que se afirma em:​

Alternativas
Alternativa 1 – III, apenas.
Alternativa 2 – I e II, apenas.
Alternativa 3 – II e IV, apenas.
Alternativa 4 – III e V, apenas.
Alternativa 5 – I, II, III, IV e V.
QUESTÃO 4

A repetibilidade e a precisão são conceitos distintos, mas estão interligados dentro do estudo de robótica, uma vez que a precisão pode ser impactada por problemas de repetibilidade, embora um robô possa ter boa repetibilidade e não ser preciso. Em tarefas que exigem alta qualidade, ambas as características são fundamentais, mas nem sempre um robô que repete movimentos consistentemente será capaz de atingir o ponto exato desejado.

Fonte: BARROS, T. T. T. Robótica: dispositivos de manipulação. Maringá: UniCesumar, 2022.

Com base no texto, assinale a alternativa correta:

Alternativas
Alternativa 1 – Um robô com boa repetibilidade pode sempre atingir a exatidão desejada, independentemente da precisão de seus movimentos.
Alternativa 2 – A precisão está associada ao quão próximo o robô chega do ponto-alvo, mas isso não está relacionado à repetição de movimentos.
Alternativa 3 – A precisão de um robô depende da sua capacidade de retornar sempre ao mesmo ponto dentro de seu espaço de trabalho, independentemente da posição inicial.
Alternativa 4 – Mesmo com alta repetibilidade, o robô pode não ser preciso se os pontos repetidos não estiverem no local correto, mas a repetição dos movimentos será consistente.
Alternativa 5 – A repetibilidade é a habilidade do robô de alcançar o ponto desejado com exatidão, enquanto a precisão é sobre a capacidade de retornar a um ponto específico com consistência.
QUESTÃO 5

A cinemática direta é um conceito essencial na robótica que permite determinar a posição e orientação do efetuador de um robô a partir dos ângulos das juntas. Este processo envolve a utilização de vários parâmetros que descrevem a configuração espacial do robô, incluindo distâncias e ângulos específicos entre os elos e juntas. Compreender esses parâmetros é crucial para a programação e controle preciso dos movimentos do robô, permitindo que ele execute tarefas complexas com alta precisão. A figura mostra um arranjo com três elos, e cada parâmetro da cinemática direta pode ser identificado na figura. Considere os parâmetros di, ai, Øi e “alpha” i.

Elaborada pelo Professor, 2024.

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Qual das alternativas a seguir descreve corretamente o parâmetro di na cinemática direta de um robô?

Alternativas
Alternativa 1 – Comprimento do elo i.
Alternativa 2 – Ângulo de torção entre os elos i e i+1.
Alternativa 3 – Ângulo de rotação da junta i.
Alternativa 4 – Distância entre elos medida em relação ao eixo da junta anterior.
Alternativa 5 – Comprimento do elo i+1.
QUESTÃO 6

Em um mundo cada vez mais interligado e automatizado, a robótica desempenha um papel fundamental. Os robôs, com sua habilidade de realizar tarefas complexas e precisas, são utilizados em diversas áreas, desde a indústria até a medicina. Porém, por trás desses movimentos aparentemente fluidos, existe a cinemática inversa.

Fonte: ROMANO, V. F. Robótica Industrial. 1. ed. São Paulo: Blücher, 2002.

Para robôs com estrutura simples, assinale a alternativa adequada aos tipos de métodos utilizados na cinemática inversa que possuem uma solução não trivial.

​

Alternativas
Alternativa 1 – Métodos gerais.
Alternativa 2 – Métodos lineares.
Alternativa 3 – Métodos analíticos. (Gabarito Oficial)
Alternativa 4 – Métodos computacionais.
Alternativa 5 – Métodos dos elementos finitos.
QUESTÃO 7

No estudo da robótica, a cinemática direta é essencial para compreender como as diferentes posições e orientações do efetuador de um robô são determinadas pelos ângulos das juntas. Este conceito é a base para a programação e o controle de robôs, permitindo que os engenheiros calculem a posição final do manipulador a partir dos dados de entrada das juntas. Este conhecimento é fundamental para a implementação de robôs em tarefas industriais que exigem alta precisão e repetibilidade.

Elaborada pelo Professor, 2024.

Com base nesse aspecto, qual das alternativas a seguir melhor descreve o conceito de cinemática direta em robótica?

Alternativas
Alternativa 1 – Determinação dos ângulos das juntas a partir da posição do efetuador.
Alternativa 2 – Estudo das forças e torques atuantes em cada junta do robô.
Alternativa 3 – Cálculo da posição e orientação do efetuador a partir dos ângulos das juntas.
Alternativa 4 – Análise da velocidade e aceleração do robô durante o movimento.
Alternativa 5 – Planejamento das trajetórias do robô no espaço cartesiano.
QUESTÃO 8

Com relação à utilização de sensores na robótica industrial, é importante compreender que os robôs manipuladores utilizam dispositivos capazes de avaliar sua interação com o ambiente externo, bem como monitorar seus próprios estados internos. Esses sensores são divididos em dois grupos principais: sensores externos e sensores internos.

Fonte: BARROS, T. T. T. Robótica: dispositivos de manipulação. Maringá: UniCesumar, 2022.

Sobre a função dos sensores aplicados em manipuladores industriais, analise as afirmativas a seguir:

I. Sensores internos são conhecidos como sensores proprioceptivos.

II. Sensores externos são conhecidos como sensores proprioceptivos.

III. Sensores exteroceptivos permitem que o robô perceba o ambiente externo, enquanto sensores proprioceptivos monitoram os estados internos do robô, como posição e velocidade das juntas.

IV. Os sensores utilizados em robótica industrial servem unicamente para detectar colisões com objetos externos.

V. São utilizados apenas para controlar os movimentos das ferramentas na extremidade do manipulador.

É correto o que se afirma em:

Alternativas
Alternativa 1 – I e II, apenas.
Alternativa 2 – I e III, apenas.
Alternativa 3 – II, IV e V, apenas.
Alternativa 4 – III, IV e V, apenas.
Alternativa 5 – I, II, III, IV e V.
QUESTÃO 9

Você é um engenheiro recém-contratado em uma empresa especializada no desenvolvimento de braços robóticos para aplicações industriais. No seu primeiro dia de trabalho, enquanto realiza um tour pelo laboratório de pesquisa, seu chefe fala sobre a importância da cinemática na compreensão do comportamento dos braços robóticos. Ele menciona que a cinemática direta, em particular, é responsável por estimar a pose do efetuador do robô com base nas variáveis das juntas, como ângulos de rotação.

Elaborado pelo professor, 2023.

Considerando o contexto apresentado, assinale a alternativa correta que descreve a abordagem da cinemática direta na análise de braços robóticos.

​

Alternativas
Alternativa 1 – A cinemática direta estuda o movimento dos braços robóticos considerando as forças envolvidas.
Alternativa 2 – A cinemática direta busca relacionar a posição e orientação do efetuador do robô com as variáveis de juntas.
Alternativa 3 – A cinemática direta, determina os valores de coordenadas articulares se conhecida a localização do extremo do membro.
Alternativa 4 – A cinemática direta estuda a disposição espacial do robô como uma função do tempo, considerando as relações entre as variáveis de juntas e a posição e orientação do efetuador do braço do robô.
Alternativa 5 – A cinemática direta dedica-se ao estudo analítico da geometria do movimento de um braço robótico em relação a um sistema de coordenadas fixo, levando em conta as forças que causam o movimento.
QUESTÃO 10

Na estrutura de um robô industrial manipulador, o efetuador (ou end effector em inglês) é o componente final da cadeia mecânica, responsável por interagir diretamente com o objeto de trabalho. Acoplado ao último elo do robô, é por meio do efetuador que o robô executa sua função produtiva como soldar, montar, transportar ou fixar peças.

Fonte: BARROS, T. T. T. Robótica: dispositivos de manipulação. Maringá: UniCesumar, 2022.

Sobre os efetuadores, analise as afirmativas a seguir:

I. Efetuadores de ventosa tradicionais são indicados para tarefas de precisão, como encaixe de peças com tolerâncias rigorosas, devido à sua força de sucção controlada e estabilidade.

II. Garras mecânicas com acionamento eletromagnético são ideais para manipular objetos frágeis com alta precisão em ambientes onde o controle de força é crítico.

III. Efetuadores customizados, como pinças adaptadas a geometrias específicas, são usados para tarefas em que peças variam constantemente de formato e tamanho.

IV. Ferramentas de soldagem como efetuadores são exclusivas de braços robóticos colaborativos, devido à sua capacidade de autocompensar o calor gerado.

V. Efetuadores eletromagnéticos são utilizados para manipulação de qualquer tipo de peça metálica, inclusive as de baixa condutividade elétrica.

É correto o que se afirma em:

Alternativas
Alternativa 1 – III, apenas.
Alternativa 2 – IV, apenas.
Alternativa 3 – I e II, apenas.
Alternativa 4 – III e V, apenas.
Alternativa 5 – I, II e V, apenas.
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