Projeto de um manipulador robótico de 3 graus de liberdade com objetivo de confecção de placas de circuito impresso

Abstract

Placas de circuito são a base de qualquer projeto eletrônico, partindo deste princípio, este estudo aborda um manipulador robótico de três graus de liberdade, que tem a finalidade de confeccionar tais placas, sendo estudada a cinemática inversa do mesmo. O manipulador estudado é do tipo SCARA (do inglês Braço Robótico para Montagem de Conformidade Seletiva), um robô que consiste em dois elos principais, com duas juntas rotativas realizando a movimentação no plano XY e uma junta linear para realizar o movimento no eixo Z. Embora a área de trabalho deste manipulador seja limitada, sua precisão de movimentos no plano XY é um fator mais importante, visto que para a confecção das placas considerou-se um volume de trabalho cúbico de 20 centímetros em cada lado. Para saber se o manipulador conseguiria alcançar todos os pontos neste volume de trabalho é preciso analizar a cinemática inversa deste robô, sendo assim, uma representação do manipulador foi projetada no software Solidworks para auxiliar na análise geométrica e obter as equações necessárias para o cálculo de sua cinemática inversa. Com o auxílio do software MATLAB, foi escrito um código para simular os ângulos das juntas do robô para cada ponto do volume de trabalho definido, com a análise dos gráficos gerados concluiu-se que seria possível operar perfeitamente nas condições propostas.

Circuit boards are the foundation of any electronic project. Based on this principle, this study focuses on a three-degree-of-freedom robotic manipulator designed to fabricate such boards, with a study of its inverse kinematics. The manipulator under investigation is of the SCARA type (Selective Compliance Assembly Robot Arm), a robot consisting of two main links with two revolute joints for movement in the XY plane and one linear joint for movement along the Z-axis. Although the workspace of this manipulator is limited, its precision in the XY plane is a more important factor, considering a cubic working volume of 20 centimeters on each side for board fabrication. To determine if the manipulator can reach all points within this workspace, it is necessary to analyze the inverse kinematics of this robot. Therefore, a representation of the manipulator was designed in Solidworks software to assist in geometric analysis and obtain the necessary equations for calculating its inverse kinematics. Using MATLAB software, a code was written to simulate the joint angles of the robot for each point within the defined workspace. By analyzing the generated graphs, it was concluded that the robot could operate perfectly under the proposed conditions.