A simulação computacional é de grande relevância na engenharia de projetos e processos na atualidade. Neste sentido:
O que é e para que serve a simulação?
A simulação pode ser definida como o ato de projetar um modelo virtual de um sistema real e proceder experimentos com esse modelo de forma a compreender e analisar o comportamento e interações desse sistema a fim de conceber estratégias para a operação do sistema.
A simulação de sistemas e utilizada para:
- projeto de sistemas ainda não existentes;
- impossibilidade ou inconveniência de realização experimental com o sistema real;
- avaliação e otimização do desempenho do sistema.
Pelos critérios acima mencionados, observamos que a simulação é uma técnica indispensável ao projeto de sistemas robotizados.
Mas por que a simulação de sistemas robotizados é importante?
A cinemática e dinâmica envolvida nos movimentos e interações do robô, incluindo seu punho, efetuador e dispositivos periféricos em seu ambiente de trabalho é consideravelmente mais complexa se comparada aos tradicionais movimentos cartesianos em 3 eixos xyz. Além disso, existe eventualmente a necessidade de se planejar, analisar e otimizar trajetórias em aplicações cooperativas entre robôs e considerações a respeito do movimento do produto e visualização das tarefas do operador etc.
As tecnologias CAD/CAM encontraram uso amplo e ostensivo em projetos de engenharia, entretanto, no domínio da robótica onde nos deparamos com processos de alta complexidade em relação a posição, orientação, velocidade e aceleração dos mecanismos nas aplicações, é necessária a realização de análises e estudos mais aprofundados através da simulação.
A simulação, ao contrário das soluções analíticas de projeto, propiciam um nível de interação e visualização muito próximas do real através da construção de modelos geométricos em plataformas CAD 3D onde podemos analisar e testar situações complexas em diferentes cenários em ambiente virtual com elevado grau de precisão e acuracidade.
A utilização de métodos de simulação e programação off-line podem agregar vantagens e ganhos significativos aos usuários de robótica através do uso de softwares universais aplicáveis a diversos modelos de robôs de diferentes fabricantes dedicados a simulação.
Quais são os benefícios da simulação?
Os principais objetivos estratégicos e benefícios técnicos a serem alcançados como resultado de um processo de simulação do sistema são:
- 1.concepção de novos processos;
- 2.integração do robô ao sistema;
- 3.validação da ferramenta de final de braço;
- 4.definição do layout da célula;
- 5.modelagem cinemática da célula;
- 6.validação da lógica de automação acionada por eventos;
- 7.desenvolver o sensoreamento do sistema;
- 8.detecção de colisões e interferências;
- 9.definição de trajetórias e tarefas;
- 10.determinação dos tempos de ciclo;
- 11.ergonomia e ajuste de movimentos do robô;
- 12.avaliação e análise do sistema;
- 13.programação off-line do robô;
- 14.redução de tempo necessário na implantação do sistema.
Simulação, automação industrial e engenharia concorrente:
A relação entre simulação e automação é a aplicação e uso adequado de todos esses recursos proporcionados pela simulação combinados a reprodução dos movimentos do robô e mecanismos conforme especificações de modelagem da automação e lógica de controle do processo integrando e validando simultaneamente os desenvolvimentos realizados por diversas áreas da engenharia.
A essência da simulação é promover a conformidade e convergência entre concepção e implementação das tecnologias para o projeto e desenvolvimento do sistema. Neste sentido, deve ser realizada e apoiada por uma metodologia e procedimento sistemático dada a sua complexidade e sem perder de vista que o objetivo mais importante a ser alcançado é a automação e o processo.
Toda esta engenharia e tecnologia é desenvolvida e realizada em ambiente virtual, de modo que são extraídas informações e conhecimentos sem a necessidade de investimentos financeiros e emprego de recursos físicos. A simulação de sistemas de manufatura é de natureza multidisciplinar e requer a colaboração entre diferentes disciplinas de engenharia.
Considerações sobre a metodologia para simulação
A otimização global do projeto é o objetivo final na aplicação da metodologia através de um desenvolvimento multidisciplinar e integrado entre disciplinas concorrentes de engenharia. A utilização adequada e racional de todos os recursos disponíveis para uma apropriada gestão de todo o processo de desenvolvimento. Certamente, os objetivos almejados de qualidade, economia, eficiência e eficácia estarão mais próximos e acessíveis se os projetos de desenvolvimento estiverem baseados em metodologias a partir de seu planejamento.
A figura acima apresenta uma metodologia para integração de robôs a células de manufatura baseada em técnicas de simulação.
