Title

DESENVOLVIMENTO DE UM MANIPULADOR ROBÓTICO ACIONADO PNEUMATICAMENTE

DEVELOPMENT OF A ROBOTIC MANIPULATOR WITH PNEUMATIC SERVO DRIVE

Authorship

Andrighetto, Pedro Luís; Valdiero, Antonio Carlos; Carlotto, Leonardo; Harter, Ibson Ivan

Andrighetto, Pedro Luís

I am this author

Valdiero, Antonio Carlos

I am this author

Carlotto, Leonardo

I am this author

Harter, Ibson Ivan

I am this author

DOI

10.5151/2594-5335-0023

Downloads

Abstract

Este trabalho apresenta os resultados obtidos na pesquisa e desenvolvimento de um manipulador robótico com dois graus de liberdade acionado pneumaticamente. Embora este tipo de acionamento tenha várias vantagens, há muitas dificuldades de controle de atuadores pneumáticos causadas pela compressibilidade do ar e pelo atrito em suas vedações. Atualmente o desenvolvimento de servoválvulas pneumáticas e de técnicas de controle trouxe novas possibilidades de aplicação de acionamentos pneumáticos em robôs industriais. Neste trabalho, descreve-se o desenvolvimento de uma concepção para o manipulador robótico, o resultado do cálculo das tensões e deformações na estrutura, o detalhamento do projeto, a especificação dos componentes do mecanismo, do sistema pneumático e do sistema de controle, a construção do protótipo e a realização de testes de funcionamento. Nos testes experimentais foi utilizado um controlador proporcional para seguimento de trajetória nas juntas do robô, obtendo resultados limitados. Para atingir bom desempenho, é necessário o uso de bons modelos matemáticos, representando adequadamente as não linearidades inerentes a este sistema, inclusive com a compensação do atrito nos atuadores pneumáticos. Este trabalho apresenta o primeiro robô pneumático construído e testado no Brasil, com grande potencialidade de aplicação industrial, em tarefas como soldagem e manuseio de materiais, inclusive na siderurgia e metalurgia. Uma das dificuldades encontradas no desenvolvimento deste trabalho é o reduzido número de trabalhos sobre robôs pneumáticos na literatura.

This paper presents the obtained results in research and development of a two degree of freedom robotic manipulator with pneumatic servo drive. Although this drive type has many advantages, pneumatic cylinders have many control difficulties caused by air compressibility and friction and actuator seals. Today the development of pneumatic servo valves and control techniques has brought new application possibilities to pneumatic servo drives in industrial robots. This work depicts the development of a conception to robotic manipulator and calculated stresses and deformations of its structure. Also the mechanism parts are specified together pneumatic and control systems. A prototype was built and tested. As experimental results, a proportional controller was tested with limited performance. To attain good performance, it is necessary to use good mathematical models, that represent in a appropriated form the typical pneumatic non-linearities, with actuator friction compensation. This paper presents the first pneumatic robot built and tested in Brazil. It has big possibilities of industrial application as welding, food industry and material manipulation. Among the faced difficulties, can be cited the lack of other works covering pneumatic robots in the current literature.

Keywords

Robótica; Robôs pneumáticos; Pneumática; Servopneumática.

Robotics; Pneumatic robots; Pneumatics; Pneumatic servo systems.