Iniciação à Robótica Aula 3

Os graus de liberdade (GL) determinam os movimentos do braço robótico no espaço bidimensional ou tridimensional. Cada junta define um ou dois graus de liberdade, e, assim, o numero de graus de liberdade do robô é igual a somatória dos graus de liberdade de suas juntas. Por exemplo, quando o movimento relativo ocorre em um único eixo, a junta tem um grau de liberdade; caso o movimento se dê em mais de um eixo, a junta tem dois graus de liberdade. Observa-se que quanto maior a quantidade de graus de liberdade, mais complicadas são a cinemática, a dinâmica e o controle do manipulador. O número de graus de liberdade de um manipulador esta associado ao numero de variáveis posicionais independentes que permitem definir a posição de todas as partes do robô.
Os movimentos robóticos podem ser separados em movimentos do braço e do punho. Em geral os braços são dotados de 3 acionadores e uma configuração 3GL, numa configuração que permita que o orgão terminal alcance um ponto qualquer dentro de um espaço limitado ao redor do braço. Pode-se identificar 3 movimentos independentes num braço qualquer:
  • Vertical transversal – movimento vertical do punho para cima ou para baixo
  • Rotacional transversal – movimento do punho horizontalmente para a esquerda ou para a direita.
  • Radial transversal – movimento de aproximação ou afastamento do punho
Os punhos são compostos de 2 ou 3 graus de liberdade. As juntas dos punhos são agrupadas num pequeno volume de forma a não movimentar o orgão terminal em demasia ao serem acionadas. Em particular, o movimento do punho possui nomenclaturas especificas, conforme descritas a seguir:
  • Roll ou rolamento - rotação do punho em torno do braço
  • Pitch ou arfagem - rotação do punho para cima ou para baixo
  • Yaw ou guinada - rotação do punho para a esquerda e para a direita.
  • Braços de robôs são frequentemente descritos como tendo um certo número de graus de liberdade ou um certo número de eixos de movimento. Em robótica , o número de graus de liberdade é o número de movimentos distintos que o braço pode realizar.
  • Normalmente o número de graus de liberdade iguala-se ao número de juntas, de forma que um robô de cinco graus de liberdade possui cinco juntas, e um robô com seis eixos tem seis juntas. A noção de graus de liberdade tem limites definidos.
  • Por exemplo, uma junta não possui apenas uma direção de movimento, mas também limites a este movimento. Essa faixa de movimento permitido, que não tem nada a ver diretamente com graus de liberdade, é muito importante. Por exemplo, quando seguramos uma bola de tênis na mão, a seguramos mantendo a palma da mão em contato com ela. Isto ocorre porque as juntas de nossos dedos só dobram na direção da palma da mão e não em direção às costas desta.
  • Caso nossas juntas tivessem uma faixa de movimento que lhes permitisse dobrar nas duas direções, seríamos capazes de pegar uma bola de tênis tanto com a palma como com as costas da mão. Assim, usamos os graus de liberdade adicionais das juntas de nossos punhos, cotovelo e ombro para mover nossa mão de tal forma que a palma fique de frente para a bola.
  • Portanto ter mais juntas (punho, cotovelo e ombro) e em consequência mais graus de liberdade, ajuda-nos a compensar o fato de ter uma faixa de movimentos um tanto limitada em nossos dedos.

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