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Módulo 1. Máquinas e Sistemas Mecatrônicos

1.1. Sistemas de transformação de movimento

1.1.1. Transformação circular completa: alternativo circular
1.1.2. Transformação circular completa: contínuo retilíneo
1.1.3. Movimento intermitente
1.1.4. Mecanismos de linha reta
1.1.5. Mecanismos de parada

1.2. Máquinas e mecanismos: transmissão de movimento

1.2.1. Transmissão de movimento linear
1.2.2. Transmissão de movimento circular
1.2.3. Transmissão de elementos flexíveis: correias e correntes

1.3. Solicitações de máquinas

1.3.1. Solicitações estáticas
1.3.2. Critérios de falha
1.3.3. Fadiga em máquinas

1.4. Engrenagens

1.4.1. Tipos de engrenagens e métodos de fabricação
1.4.2. Geometria e cinemática
1.4.3. Trens de engrenagens
1.4.4. Análise de forças
1.4.5. Resistência de engrenagens

1.5. Eixos e árvores

1.5.1. Esforços nos eixos
1.5.2. Projeto de eixos e árvores
1.5.3. Rotodinâmica

1.6. Rolamentos e mancais

1.6.1. Tipos de rolamentos e mancais
1.6.2. Cálculo de rolamentos
1.6.3. Critérios de seleção
1.6.4. Técnicas de montagem, lubrificação e manutenção

1.7. Molas

1.7.1. Tipos de molas
1.7.2. Molas helicoidais
1.7.3. Armazenamento de energia por meio de molas

1.8. Elementos de união mecânicos

1.8.1. Tipos de uniões
1.8.2. Design de conexões não permanentes
1.8.3. Design de conexões permanentes

1.9. Transmissões por elementos flexíveis

1.9.1. Correias
1.9.2. Correntes de rolos
1.9.3. Cabos metálicos
1.9.4. Eixos flexíveis

1.10. Freios e embreagens

1.10.1. Classes de freios/embreagens
1.10.2. Materiais de fricção
1.10.3. Cálculo e dimensionamento de embreagens
1.10.4. Cálculo e dimensionamento de freios

Módulo 2. Fabricação Assistida de Componentes Mecânicos em Sistemas Mecatrônicos

2.1. Fabricação mecânica em sistemas mecatrônicos

2.1.1. Tecnologias de fabricação mecânica
2.1.2. Fabricação mecânica na indústria mecatrônica
2.1.3. Avanços na fabricação mecânica na indústria mecatrônica

2.2. Processos de remoção de material

2.2.1. Teoria de corte de metal
2.2.2. Processos de usinagem tradicionais
2.2.3. CNC e automação na fabricação

2.3. Tecnologias de conformação de chapa

2.3.1. Tecnologias de corte de chapa: laser, água e plasma
2.3.2. Critérios de seleção de tecnologia
2.3.3. Dobra de chapa

2.4. Processos de abrasão

2.4.1. Técnicas de fabricação por abrasão
2.4.2. Ferramentas abrasivas
2.4.3. Processos de jateamento e jato de areia

2.5. Tecnologias avançadas em fabricação mecânica

2.5.1. Fabricação aditiva e suas aplicações
2.5.2. Microfabricação e nanotecnologia
2.5.3. Fabricação por eletroerosão

2.6. Técnicas de prototipagem rápida

2.6.1. Impressão 3D na prototipagem rápida
2.6.2. Aplicações na prototipagem rápida
2.6.3. Soluções em impressão 3D

2.7. Projeto para fabricação em sistemas mecatrônicos

2.7.1. Princípios de design voltados para a fabricação
2.7.2. Otimização topológica
2.7.3. Inovação em design para fabricação em sistemas mecatrônicos

2.8. Tecnologias de conformação de plásticos

2.8.1. Processos de moldagem por injeção
2.8.2. Moldagem por sopro
2.8.3. Moldagem por compressão e transferência

2.9. Tecnologias avançadas em conformação de plásticos

2.9.1. Metrologia
2.9.2. Unidades de medida e padrões internacionais
2.9.3. Instrumentos e ferramentas de medição
2.9.4. Técnicas avançadas em metrologia

2.10. Controle de qualidade

2.10.1. Métodos de medição e técnicas de amostragem
2.10.2. Controle Estatístico de Processo (CEP)
2.10.3. Normas e padrões de qualidade
2.10.4. Gestão da Qualidade Total (TQM)

Módulo 3. Sensores e Atuadores

3.1. Sensores

3.1.1. Seleção de sensores
3.1.2. Os sensores em sistemas mecatrônicos
3.1.3. Exemplos de aplicação

3.2. Sensores de presença ou proximidade

3.2.1. Finais de curso: princípio de funcionamento e características técnicas
3.2.2. Detectores indutivos: princípio de funcionamento e características técnicas
3.2.3. Detectores capacitivos: princípio de funcionamento e características técnicas
3.2.4. Detectores ópticos: princípio de funcionamento, características técnicas
3.2.5. Detectores ultrassônicos: princípio de funcionamento e características técnicas
3.2.6. Critérios de seleção
3.2.7. Exemplos de aplicação

3.3. Sensores de posição

3.3.1. Encoder incrementais: princípio de funcionamento e características técnicas
3.3.2. Encoder absolutos: princípio de funcionamento e características técnicas
3.3.3. Sensores laser: princípio de funcionamento e características técnicas
3.3.4. Sensores magnetostrictivos e potenciômetros lineares
3.3.5. Critérios de seleção
3.3.6. Exemplos de aplicação

3.4. Sensores de temperatura

3.4.1. Termostatos: princípio de funcionamento e características técnicas
3.4.2. Termorresistências: princípio de funcionamento e características técnicas
3.4.3. Termopares: princípio de funcionamento e características técnicas
3.4.4. Pirômetros de radiação: princípio de funcionamento e características técnicas
3.4.5. Critérios de seleção
3.4.6. Exemplos de aplicação

3.5. Sensores para a medida de variáveis físicas em processos e máquinas

3.5.1. Pressão: princípio de funcionamento
3.5.2. Caudal: princípio de funcionamento
3.5.3. Nível: princípio de funcionamento
3.5.4. Sensores para outras variáveis físicas
3.5.5. Critérios de seleção
3.5.6. Exemplos de aplicação

3.6. Atuadores

3.6.3. Seleção de atuadores
3.6.4. Os atuadores nos sistemas mecatrônicos
3.6.5. Exemplos de aplicação

3.7. Atuadores elétricos

3.7.1. Relés e contatores: princípio de funcionamento e características técnicas
3.7.2. Motores rotativos: princípio de funcionamento e características técnicas
3.7.3. Motores de passo: princípio de funcionamento e características técnicas
3.7.4. Servomotores: princípio de funcionamento, características técnicas
3.7.5. Critérios de seleção
3.7.6. Exemplos de aplicação

3.8. Atuadores pneumáticos

3.8.1. Válvulas e servoválvulas: princípio de funcionamento e características técnicas
3.8.2. Cilindros pneumáticos: princípio de funcionamento e características técnicas
3.8.3. Motores pneumáticos: princípio de funcionamento e características técnicas
3.8.4. Fixação a vácuo: princípio de funcionamento, características técnicas
3.8.5. Critérios de seleção
3.8.6. Exemplos de aplicação

3.9. Atuadores hidráulicos

3.9.1. Válvulas e servoválvulas: princípio de funcionamento e características técnicas
3.9.2. Cilindros hidráulicos: princípio de funcionamento e características técnicas
3.9.3. Motores hidráulicos: princípio de funcionamento e características técnicas
3.9.4. Critérios de seleção
3.9.5. Exemplos de aplicação

3.10. Exemplo de aplicação de seleção dos sensores e atuadores no projeto de uma máquina

3.10.1. Descrição da máquina a ser projetada
3.10.2. Seleção de sensores
3.10.3. Seleção de atuadores

Módulo 4. Design de Sistemas Mecatrônicos

4.1. O CAD na engenharia

4.1.1. CAD em Engenharia
4.1.2. Design paramétrico em 3D
4.1.3. Tipos de software no mercado
4.1.4. SolidWorks. Inventor

4.2. Ambiente de trabalho

4.2.1. O ambiente de trabalho
4.2.2. Menus
4.2.3. Visualização
4.2.4. Configurações padrão do ambiente de trabalho

4.3. Design e estrutura de trabalho

4.3.1. Design assistido por computador em 3D
4.3.2. Metodologia de design paramétrico
4.3.3. Metodologia de design de conjuntos de peças. Montagens

4.4. Croquis

4.4.1. Bases do design de croquis
4.4.2. Criação de croquis em 2D
4.4.3. Ferramentas de edição de croquis
4.4.4. Dimensionamento e relações no croquis
4.4.5. Criação de croquis em 3D

4.5. Operações de design mecânico

4.5.1. Metodologia de design mecânico
4.5.2. Operações de design mecânico
4.5.3. Outras operações

4.6. Superfícies

4.6.1. Criação de superfícies
4.6.2. Ferramentas para criação de superfícies
4.6.3. Ferramentas para edição de superfícies

4.7. Montagens

4.7.1. Criação de montagens
4.7.2. As relações de posição
4.7.3. Ferramentas para criação de montagens

4.8. Normalização e tabelas de design. Variáveis

4.8.1. Biblioteca de componentes. Toolbox
4.8.2. Repositórios online/fabricantes de elementos
4.8.3. Tabelas de design

4.9. Chapa dobrada

4.9.1. Módulo de chapa dobrada em software CAD
4.9.2. Operações em chapa metálica
4.9.3. Desenvolvimentos para corte de chapa

4.10. Geração de planos

4.10.1. Criação de planos
4.10.2. Formatos de desenho
4.10.3. Criação de vistas
4.10.4. Dimensionamento
4.10.5. Anotações
4.10.6. Listas e tabelas

Módulo 5. Controle de Eixos, Sistemas Mecatrônicos e Automação

5.1. Automação dos processos produtivos

5.1.1. Automação dos processos produtivos
5.1.2. Classificação dos sistemas de controle
5.1.3. Tecnologias utilizadas
5.1.4. Automação de máquinas e/ou processos

5.2. Sistemas mecatrônicos: elementos

5.2.1. Os sistemas mecatrônicos
5.2.2. O autômato programável como elemento de controle de processos discretos
5.2.3. O regulador como elemento de controle de processos contínuos
5.2.4. Controladores de eixos e robôs como elementos de controle de posição

5.3. Controle discreto com autômatos programáveis (PLCs)

5.3.1. Lógica com fio vs. lógica programada
5.3.2. Controle com PLCs
5.3.3. Campo de aplicação dos PLCs
5.3.4. Classificação dos PLCs
5.3.5. Critérios de seleção
5.3.6. Exemplos de aplicação

5.4. Programação do PLC

5.4.1. Representação de sistemas de controle
5.4.2. Ciclo de funcionamento
5.4.3. Possibilidades de configuração
5.4.4. Identificação de variáveis e atribuição de endereços
5.4.5. Linguagens de programação
5.4.6. Conjunto de instruções e software de programação
5.4.7. Exemplo de programação

5.5. Métodos de descrição de automatismos sequenciais

5.5.1. Design de automatismos sequenciais
5.5.2. GRAFCET como método de descrição de automatismos sequenciais
5.5.3. Tipos de GRAFCET
5.5.4. Elementos de GRAFCET
5.5.5. Simbologia padronizada
5.5.6. Exemplos de aplicação

5.6. GRAFCET estruturado

5.6.1. Design estruturado e programação de sistemas de controle
5.6.2. Modos de operação
5.6.3. Segurança
5.6.4. Diagramas GRAFCET hierarquizados
5.6.5. Exemplos de design estruturado

5.7. Controle contínuo por meio de reguladores

5.7.1. Reguladores industriais
5.7.2. Campo de aplicação dos reguladores. Classificação
5.7.3. Critérios de seleção
5.7.4. Exemplos de aplicação

5.8. Automação de máquinas

5.8.1. A automação de máquinas
5.8.2. Controle de velocidade e posição
5.8.3. Sistemas de segurança
5.8.4. Exemplos de aplicação

5.9. Controle de posição por controle de eixos

5.9.1. Controle de posição
5.9.2. Campo de aplicação dos controladores de eixos. Classificação
5.9.3. Critérios de seleção
5.9.4. Exemplos de aplicação

5.10. Exemplo de aplicação de seleção dos equipamentos no projeto de uma máquina

5.10.1. Descrição da máquina a ser projetada
5.10.2. Seleção de equipamentos
5.10.3. Aplicação resolvida

Módulo 6. Cálculo Estrutural de Sistemas e Componentes Mecânicos

6.1. Método dos Elementos Finitos

6.1.1. O método dos Elementos Finitos
6.1.2. Discretização e convergência da malha
6.1.3. Funções de forma. Elementos lineares e quadráticos
6.1.4. Formulação para barras. Método matricial de rigidez
6.1.5. Problemas não lineares. Fontes de não linearidade. Métodos iterativos

6.2. Análise estática linear

6.2.1. Preprocessamento: geometria, material, malha, condições de contorno: forças, pressões, cargas remotas
6.2.2. Solução
6.2.3. Pós-processamento: mapas de tensões e deformações
6.2.4. Exemplos de aplicação

6.3. Preparação de geometria

6.3.1. Tipologias de arquivos de importação
6.3.2. Preparação e limpeza de geometria
6.3.3. Conversão em superfícies e vigas
6.3.4. Exemplos de aplicação

6.4. Malhas

6.4.1. Elementos unidimensionais, bidimensionais, tridimensionais
6.4.2. Parâmetros de controle de malha: malha local, crescimento de malha
6.4.3. Metodologias de malha: malha estruturada, barrido
6.4.4. Parâmetros de qualidade de malha
6.4.5. Exemplos de aplicação

6.5. Modelagem de materiais

6.5.1. Materiais elástico-lineares
6.5.2. Materiais elasto-plásticos. Critérios de plasticidade
6.5.3. Materiais hiperelásticos. Modelos em hiperelasticidade isotrópica: Mooney Rivlin, Yeoh, Ogden, Arruda-Boyce
6.5.4. Exemplos de aplicação

6.6. Contato

6.6.1. Contatos lineares
6.6.2. Contatos não lineares
6.6.3. Formulações para a resolução do contato: Lagrange, Penalty
6.6.4. Preprocessamento e pós-processamento do contato
6.6.5. Exemplos de aplicação

6.7. Conectores

6.7.1. Conexões parafusadas
6.7.2. Vigas
6.7.3. Pares cinemáticos: rotação e translação
6.7.4. Exemplo de aplicação. Cargas sobre conectores

6.8. Solver. Resolução do problema

6.8.1. Parâmetros de resolução
6.8.2. Convergência e definição de resíduos
6.8.3. Exemplos de aplicação

6.9. Pós-processamento

6.9.1. Mapeamento de tensões e deformações. Isosuperfícies
6.9.2. Forças em conectores
6.9.3. Coeficientes de segurança
6.9.4. Exemplos de aplicação

6.10. Análise de vibrações

6.10.1. Vibrações: rigidez, amortecimento, ressonância
6.10.2. Vibrações livres e vibrações forçadas
6.10.3. Análise no domínio temporal ou domínio de frequência
6.10.4. Exemplos de aplicação

Módulo 7. Robótica Aplicada à Engenharia Mecatrônica

7.1. O robô

7.1.1. O robô
7.1.2. Aplicações dos robôs
7.1.3. Classificação dos robôs
7.1.4. Estrutura mecânica de um robô
7.1.5. Especificações de um robô

7.2. Componentes tecnológicos

7.2.1. Atuadores elétricos, pneumáticos e hidráulicos
7.2.2. Sensores internos e externos ao robô
7.2.3. Sistemas de visão
7.2.4. Seleção de motores e sensores
7.2.5. Elementos terminais e garras

7.3. Transformações

7.3.1. Arquitetura de um robô
7.3.2. Posição e orientação de um sólido
7.3.3. Ângulos de orientação de Euler
7.3.4. Matrizes de transformação homogêneas

7.4. Cinemática de posição e orientação

7.4.1. Formulação de Denavit-Hartenberg
7.4.2. Problema cinemático direto
7.4.3. Problema cinemático inverso

7.5. Cinemática de velocidades e acelerações

7.5.1. Velocidade e aceleração de um sólido
7.5.2. Matriz jacobiana
7.5.3. Configurações singulares

7.6. Estática

7.6.1. Equações de equilíbrio de forças e momentos
7.6.2. Cálculo da estática. Método recursivo
7.6.3. Análise da estática através da matriz jacobiana

7.7. Dinâmica

7.7.1. Propriedades dinâmicas de um sólido
7.7.2. Formulação de Newton-Euler
7.7.3. Formulação de Lagrange-Euler

7.8. Controle cinemático

7.8.1. Planejamento de trajetórias
7.8.2. Interpoladores no espaço articular
7.8.3. Planejamento de trajetórias no espaço cartesiano

7.9. Controle dinâmico linear monoarticular

7.9.1. Técnicas de controle
7.9.2. Sistemas dinâmicos
7.9.3. Modelo de função de transferência e representação no espaço de estado
7.9.4. Modelo dinâmico de um motor de corrente contínua
7.9.5. Controle de um motor de corrente contínua

7.10. Programação

7.10.1. Sistemas de programação
7.10.2. Linguagens de programação
7.10.3. Técnicas de programação

Módulo 8. Simulação Numérica de Sistemas Mecânicos

8.1. Mecânica do sólido rígido

8.1.1. Mecânica plana do sólido rígido
8.1.2. Orientação em 3D
8.1.3. Mecânica tridimensional do sólido rígido

8.2. Os sistemas multibody

8.2.1. Os sistemas multibody
8.2.2. Mobilidade e graus de liberdade
8.2.3. Pares cinemáticos, tipos e efeitos
8.2.4. Redundância de restrições

8.3. Cinemática de sistemas multibody

8.3.1. Movimento com restrições
8.3.2. Problema de posição inicial
8.3.3. Método de Newton-Raphson
8.3.4. Deslocamento finito

8.4. Velocidade e aceleração em sistemas multibody

8.4.1. Matriz jacobiana
8.4.2. Cinemática direta
8.4.3. Cinemática inversa

8.5. Ferramentas avançadas para o estudo de cinemática de sistemas em 3D

8.5.1. As relações cinemáticas em 3D
8.5.2. Matrizes de transformação
8.5.3. A representação de Denavit Hartenberg

8.6. Dinâmica geral de sistemas multibody

8.6.1. Equações de Newton-Euler
8.6.2. Equações de Lagrange
8.6.3. Equações de restrição

8.7. Ferramentas de simulação de sistemas multibody

8.7.1. Simulação mediante métodos explícitos e implícitos
8.7.2. Métodos de Euler
8.7.3. Família de métodos Runge-Kutta
8.7.4. Estabilidade e precisão

8.8. Contato e detecção de colisões

8.8.1. Modelos de contato
8.8.2. Modelos de penalização
8.8.3. Implementação do problema do contato em simulação

8.9. Simulação de elementos flexíveis

8.9.1 Cinemática de sólidos deformáveis
8.9.2 Equações de equilíbrio
8.9.3 Princípio de trabalhos virtuais

8.10. Ferramentas de otimização aplicadas a sistemas multibody

8.10.1. Formulação de problemas de otimização
8.10.2. Métodos de otimização aplicados a sistemas multibody
8.10.3. Síntese de mecanismos através de otimização

Módulo 9. Sistemas Embarcados

9.1. Os sistemas embarcados na engenharia

9.1.1. Os sistemas embarcados
9.1.2. Os sistemas embarcados na engenharia
9.1.3. Importância dos sistemas embarcados na engenharia moderna

9.2. Microcontroladores

9.2.1. Os microcontroladores
9.2.2. Diferenças entre microcontroladores e placas de desenvolvimento
9.2.3. Microcontroladores e placas de desenvolvimento
9.2.4. Linguagens de programação para microcontroladores

9.3. Sensores e atuadores

9.3.1. Sensores industriais
9.3.2. Atuadores industriais
9.3.3. Comunicação entre sensores e a unidade central
9.3.4. Controle de atuadores em sistemas embarcados

9.4. Sistemas embarcados para controle em tempo real

9.4.1. Sistema de tempo real forte (hard real time)
9.4.2. Sistemas de tempo real suave (soft real time)
9.4.3. Programação de sistemas em tempo real

9.5. Sistemas embarcados para processamento digital de sinais

9.5.1. Processamento Digital de Sinais (DSP)
9.5.2. Projeto de algoritmos de DSP em sistemas embarcados
9.5.3. Aplicações de DSP em engenharia através de sistemas embarcados

9.6. Hardware programável em sistemas embarcados

9.6.1. A lógica programável e FPGAs
9.6.2. Projeto de circuitos lógicos em hardware programável
9.6.3. Tecnologias de hardware programável

9.7. Computadores de placa única (SBC)

9.7.1. Partes de computadores de placa única
9.7.2. Principais arquiteturas
9.7.3. Computadores de placa única vs computadores de mesa

9.8. Sistemas embarcados na Internet das Coisas (IoT)

9.8.1. Internet das Coisas (IoT)
9.8.2. Integração de Sistemas Embarcados em IoT
9.8.3. Sensores e dispositivos IoT
9.8.4. Casos de uso e aplicações práticas

9.9. Segurança e confiabilidade em sistemas embarcados

9.9.1. Ameaças e vulnerabilidades em sistemas embarcados
9.9.2. Design seguro e práticas de codificação
9.9.3. Manutenção e atualizações de segurança

9.10. Comunicação e conectividade de sistemas embarcados

9.10.1. Protocolos de comunicação para sistemas embarcados
9.10.2. Redes de sensores e comunicação sem fio
9.10.3. Integração com a internet e a nuvem

Módulo 10. Integração de Sistemas Mecatrônicos

10.1. Sistemas de fabricação integrados

10.1.1. Os sistemas de fabricação integrados
10.1.2. As comunicações industriais na integração de sistemas
10.1.3. Integração de equipamentos de controle nos processos produtivos
10.1.4. Novo paradigma de produção: indústria 4.0.

10.2. Redes de comunicação industrial

10.2.1. As Comunicações industriais. Evolução
10.2.2. Estrutura das redes industriais
10.2.3. Situação atual das comunicações industriais

10.3. Redes de comunicação ao nível da interface com o processo

10.3.1. AS-i: elementos
10.3.2. IO-Link: elementos
10.3.3. Integração dos equipamentos
10.3.4. Critérios de seleção
10.3.5. Exemplos de aplicação

10.4. Redes de comunicação ao nível de controle e regulação

10.4.1. As redes de comunicação ao nível de controle e regulação
10.4.2. Profibus: elementos
10.4.3. Canbus: elementos
10.4.4. Integração dos equipamentos
10.4.5. Critérios de seleção
10.4.6. Exemplos de aplicação

10.5. Redes de comunicação ao nível de supervisão e controle centralizado

10.5.1. Redes ao nível de supervisão e controle centralizado
10.5.2. Profinet: elementos
10.5.3. Ethercat: elementos
10.5.4. Integração dos equipamentos
10.5.5. Exemplos de aplicação

10.6. Sistemas de supervisão e controle de processos

10.6.1. Os sistemas de supervisão e controle de processos
10.6.2. Interfaces homem-máquina (HMI)
10.6.3. Exemplos de utilização

10.7. Painéis de operador

10.7.1. O painel de operador como interface homem-máquina
10.7.2. Painéis de membrana
10.7.3. Painéis táteis
10.7.4. Possibilidades de comunicação dos painéis de operador
10.7.5. Critérios de seleção
10.7.6. Exemplos de aplicação

10.8. Pacotes SCADA

10.8.1. Os pacotes SCADA como interface homem-máquina
10.8.2. Critérios de seleção
10.8.3. Exemplos de aplicação

10.9. Indústria 4.0. A fabricação inteligente

10.9.1. Indústria 4.0.
10.9.2. Arquitetura das novas fábricas
10.9.3. Tecnologias da indústria 4.0.
10.9.4. Exemplos de fabricação baseados em indústria 4.0.

10.10. Exemplo de aplicação integração de equipamentos em um processo automatizado

10.10.1. Descrição do processo a automatizar
10.10.2. Seleção de equipamentos de controle
10.10.3. Integração dos equipamentos

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