Mini-Projecto · Célula robótica de pick and place com integração ao autómato
Contexto
A "MetalNorte", uma pequena empresa de componentes metálicos, quer automatizar a estação final da sua linha de embalagem: um manipulador robótico deve recolher peças de um tabuleiro, verificar se encaixam corretamente numa caixa de transporte (sem forçar, para não danificar as peças) e sincronizar-se com o autómato (PLC) que controla o resto da linha.
Foste contratado/a, individualmente ou a pares, para projetar, simular e programar esta célula robótica, entregando o programa a funcionar em simulação, mais um pequeno dossiê técnico (justificação da arquitetura, trajetórias, PID e integração).
Requisitos
Funcionais
- Arquitetura do robot escolhida e justificada (articulado, SCARA, delta ou cartesiano) para a tarefa descrita.
- Programa de trajetórias (RAPID, KRL ou pseudocódigo equivalente) que executa um ciclo completo: recolher peça do tabuleiro, aproximar da caixa com controlo de força, inserir, largar.
- Uso de pelo menos um
MoveJ/PTP e pelo menos umMoveL/LIN, justificados pelo contexto de cada troço da trajetória. - Ciclo
FORque percorre uma grelha de, no mínimo, 6 posições de peças no tabuleiro. - Controlo de força simulado na inserção na caixa, com um limiar de segurança definido e justificado.
- Sequência de sincronização (handshaking) com o PLC, com pelo menos 3 sinais trocados (ex.: peça pronta, a processar, concluído).
Não-funcionais
- Programa comentado, com nomes de variáveis claros.
- Zonas de aproximação (zonedata) escolhidas com justificação (quando usar
finee quando usar uma zona suave). - Trajetória validada sem colisões (em simulação ou por análise cuidada do percurso descrito).
- Dossiê com diagrama da malha de feedback e cálculo de pelo menos um ponto com deslocamento de ferramenta.
Fases
Fase 1 · Análise e escolha da arquitetura (2h) Estudar a tarefa, medir/estimar o espaço de trabalho necessário, escolher e justificar a arquitetura do robot.
Fase 2 · Planeamento de trajetórias (3h) Definir os pontos-chave (tabuleiro, aproximação à caixa, inserção), escolher PTP/LIN/CIRC para cada troço e as zonas de aproximação.
Fase 3 · Programação da lógica (4h)
Escrever o programa: ciclo FOR sobre a grelha de peças, estruturas IF para verificações, manipulação de robtarget, speeddata, zonedata.
Fase 4 · Controlo com feedback (4h) Implementar o controlo de força na inserção, com limiar de segurança e resposta a exceder o limiar. Descrever a malha PID/feedback envolvida.
Fase 5 · Integração com o autómato (4h) Desenhar e implementar a sequência de handshaking com o PLC; escolher e justificar o protocolo de comunicação industrial.
Fase 6 · Validação e dossiê (2h) Rever a trajetória contra colisões, calcular o ponto com deslocamento de ferramenta, redigir o dossiê técnico.
Fase 7 · Apresentação (1h) Apresentar a célula, o programa e as decisões de projeto à turma.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Arquitetura escolhida e justificada | 10% |
| Planeamento de trajetórias (PTP/LIN, zonas, grelha) | 25% |
| Programação (dados, decisão, repetição, comentários) | 20% |
| Controlo com feedback (força, limiar, PID descrito) | 20% |
| Integração com o autómato (handshaking, protocolo) | 15% |
| Dossiê e apresentação | 10% |
Erros comuns
- Escolher a arquitetura pela "força do hábito" sem justificar face à tarefa concreta.
- Usar
MoveLem todos os troços "para segurança", perdendo tempo de ciclo sem necessidade. - Esquecer o limiar de segurança no controlo de força, arriscando danificar peça ou ferramenta.
- Programar a célula sem pensar no handshaking com o PLC até ao fim.
- Grelha de posições calculada "à mão", ponto a ponto, em vez de um ciclo
FORcom incremento. - Não validar colisões antes de dar a trajetória por concluída.
Bónus (opcional)
- Adicionar deteção da peça por visão artificial antes da recolha, em vez de posições fixas.
- Implementar um segundo protocolo de comunicação e comparar vantagens/desvantagens no dossiê.
- Otimizar o tempo de ciclo total, comparando a versão com zonas
finee com zonas suaves. - Propor um cenário de deteção de falha (peça em falta) com resposta automática do robot.
Reflexão
No dossiê final, responde: porque é que o controlo de posição pura não chega numa tarefa de inserção de precisão? E qual seria a consequência prática, na linha real, de uma falha de sincronização (handshaking) entre o robot e o autómato?