Um manipulador paralelo é um sistema mecânico que usa várias cadeias seriais controladas por computador para suportar uma única plataforma ou executor final. O robô paralelo mais famoso é composto por 6 atuadores lineares que suportam uma base móvel usada para simuladores de vôo e outros equipamentos.
Costuma-se dizer que os robôs paralelos são mais difíceis, rápidos e precisos do que os robôs seriais. No entanto, os fatos são muito mais complicados, porque existem enormes diferenças entre robôs paralelos.
Por fim, pode-se dizer que a maioria dos dispositivos de posicionamento de precisão multieixo são baseados em robôs paralelos, principalmente hexápodes e tripés. No entanto, a razão para este fenômeno tem pouco a ver com o acúmulo de erros de robôs seriais (enquanto os erros de robôs paralelos são médios), e tem mais a ver com a rigidez do hexápode e do tripé.
Esses sistemas também são chamados de robôs paralelos. Eles são robôs articulados que usam um mecanismo semelhante para mover a base do robô' ou um ou mais manipuladores. Seu" paralelo" diferença, em comparação com o manipulador serial, é que o efetor final (ou&mão &) deste link (ou&braço &) está conectado a ele por meio de algum (geralmente três ou seis) mecanismos paralelos independentes no pedestal.
O que é usado aqui é “paralelo” no sentido topológico, não “paralelo” no sentido geométrico; esses links interagem, mas isso não significa que sejam linhas paralelas.
Características de design
Comparado com os manipuladores seriais, cada cadeia de manipuladores paralelos é geralmente mais curta e simples em sua estrutura, de modo que pode resistir a movimentos desnecessários. O erro de posicionamento de uma corrente e os erros de posicionamento de outras correntes são médios, não cumulativos. Para robôs seriais, cada atuador deve se mover dentro de seus próprios graus de liberdade; entretanto, em robôs paralelos, a flexibilidade fora do eixo das articulações também é afetada por outras correntes. É essa rigidez de loop fechado que torna todo o robô paralelo rígido em relação aos seus componentes, ao contrário da cadeia serial, que reduz gradativamente sua rigidez à medida que o número de componentes aumenta.
Este reforço mútuo também permite uma estrutura simples: a corrente hexápode da plataforma Stewart usa atuadores lineares de juntas prismáticas entre as juntas esféricas em qualquer direção do eixo. As juntas esféricas são passivas: elas simplesmente se movem livremente, sem atuadores ou freios; suas posições são completamente restringidas por outras cadeias. O robô Delta possui um atuador rotativo montado em uma base, que pode mover um braço de paralelogramo rígido e leve. O atuador é instalado entre os topos de três dos braços. Da mesma forma, também pode ser instalado em uma junta esférica simples. A representação estática de um robô paralelo é geralmente semelhante a uma treliça articulada: as bielas e seus atuadores sentem apenas tensão ou compressão, sem qualquer flexão ou torque, o que novamente reduz a influência de qualquer flexibilidade na força externa do eixo.
Outra vantagem do manipulador paralelo é que os atuadores reforçados costumam ser instalados em uma única plataforma básica, e o movimento do braço é realizado apenas através dos pilares e articulações. Essa redução na massa ao longo do braço permite uma estrutura de braço mais leve, resultando em um atuador mais leve e movimento mais rápido. Essa concentração de massa também reduz o momento geral de inércia do robô, o que pode ser uma vantagem para robôs móveis ou que andam.
Todas essas características fazem com que o manipulador tenha uma ampla gama de capacidades de movimento. Uma vez que sua velocidade de ação é frequentemente limitada pela rigidez e não pela força pura, eles podem se mover rapidamente em comparação com os manipuladores em série.
Em comparação com os manipuladores seriais, a maioria dos aplicativos robóticos exige rigidez. Os robôs em série podem conseguir isso usando juntas rotativas de alta qualidade que permitem o movimento em um eixo, mas são rígidas para o movimento fora do eixo. Qualquer movimento permitido pela junta também deve ser realizado sob o controle deliberado do atuador. Um movimento requer vários eixos, portanto, muitas dessas articulações são necessárias. Flexibilidade desnecessária ou desleixo em uma articulação pode causar desleixo semelhante no braço: não há oportunidade de apoiar o movimento de uma articulação para outra. A histerese inevitável e a flexibilidade fora do eixo continuam a se acumular ao longo da cadeia cinemática do braço; os braços de precisão são um meio-termo entre a precisão, a complexidade e o custo dessas juntas.
Comparado com robôs seriais, uma das principais desvantagens dos robôs paralelos é que seu espaço de trabalho é limitado, porque suas pernas podem colidir e (para robôs hexápodes) cada perna tem cinco juntas passivas e cada junta tem seus próprios limites mecânicos. Outra desvantagem dos robôs paralelos é que eles perdem completamente sua rigidez em posições singulares (o robô ganha incontroláveis graus de liberdade finitos ou infinitos; ele pode ficar oscilando ou se movendo). Isso significa que a matriz Jacobiana, o mapeamento do espaço comum para o espaço euclidiano, torna-se singular (a classificação diminui de 6).
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