Comparação de desempenho de robôs cartesianos e tripteron em Soluções industriais por meio de simulação cinemática

Abstract

Este trabalho compara o desempenho de robôs cartesianos e de um manipulador paralelo translacional do tipo Tripteron em aplicações típicas de linhas de montagem com movimento predominantemente translacional. A pesquisa, de natureza aplicada, utiliza simulação cinemática no software Visual Components 4.4 Professional para modelar ambas as arquiteturas sob limites idênticos de velocidade e aceleração, tomando como referência um padrão retangular de pick-and-place. Complementarmente, modelos geométricos implementados em Python reproduzem a cinemática inversa do Tripteron para amostrar o espaço de trabalho por meio de uma malha tridimensional, permitindo compará-lo ao paralelepípedo de referência obtido para um robô cartesiano de curso aproximado de 700 × 700 × 300 mm, e avaliam diferentes estratégias de planejamento de trajetória para um padrão retangular de pick-and-place. Em particular, são comparadas duas leis de movimento sob os mesmos limites de velocidade e aceleração por eixo: (i) um movimento ponto-a-ponto por juntas, em que cada eixo opera com aceleração e desaceleração máximas até atingir sua posição alvo, resultando em trajetórias cartesianas não retilíneas; e (ii) um movimento linear do TCP entre os mesmos pontos, com a velocidade e aceleração ao longo do caminho ajustadas de modo a não exceder os limites de cada eixo. O script em Python calcula o comprimento de trajetória resultante em cada caso e traça as respectivas curvas tridimensionais, oferecendo uma referência numérica independente para interpretar os resultados obtidos no Visual Components. O estudo inclui ainda a análise de sensibilidade a erros geométricos de fabricação e montagem, simulando variações nos comprimentos dos elos e desalinhamentos das guias prismáticas e quantificando o erro de posição no efetuador com base no Jacobiano. As estimativas de tempo de ciclo e de comprimento de trajetória do TCP obtidas com os modelos cinemáticos mostraram-se equivalentes entre as arquiteturas no cenário simulado de padrão retangular, o que corrobora a consistência da modelagem cinemática empregada e isola os efeitos arquiteturais para discussão. Por fim, discutem-se implicações práticas desses resultados para a seleção de soluções robóticas em tarefas de pick-and-place translacionais.