ANATOMIA DE LOS ROBOTS

INTEGRANTES :

FLORES VALLADOLID ANDRES

MORENO GOMEZ FERNANDO

GRUPO: 6IV9

PROFESOR: ROJAS UGALDE JAVIER

índice

BRAZO TIPO DE CONFIGURACIONES ACTUADORES UNIDAD DE CONTROL SENSORES

Caracterización del manipulador El diseño de un manipulador robótico se

inspira en el brazo humano, aunque con algunas diferencias. Por ejemplo, un brazo robótico puede extenderse telescópicamente, es decir, deslizando unas secciones cilíndricas dentro de otras para alargar el brazo. También pueden construirse brazos robóticos de forma que puedan doblarse como la trompa de un elefante

Para definir la posición de orientación de un objeto en general en un espacio tridimensional (3D) son necesarios y suficientes seis parámetros. La posición del objeto puede definirse en coordenadas cartesianas (x, y, z) en relación con un punto de referencia fijado.

MOVILIDAD

Normalmente los robots están construidos a partir de una serie de eslabones rígidos conectados por juntas o articulaciones. El tipo correcto de articulación define como puede moverse un eslabón en relación al otro. Sin embargo hay alternativas al enfoque de las series eslabón - articulación – eslabón.

ARTICULACIONES

Son comunes dos tipos de articulaciones: la prismática y la giratoria. Una junta prismática, también conocida como junta deslizante, posibilita a un eslabón deslizarse en línea recta sobre otro.

Una junta giratoria, si consideramos el caso de un grado de libertad, toma la forma de una bisagra entre un eslabón y el próximo.

ESLABONES

Con objeto de lograr la respuesta más rápida posible para un movimiento dado y un sistema de accionamiento, los eslabones que forman las estructura deben de mantenerse lo más ligeros posibles.

Como ya se ha mencionado anteriormente, dentro de la. estructura interna del manipulador se alojan, en muchas ocasiones, los elementos motrices, engranajes y transmisiones que soportan el movimiento de las cuatro partes que, generalmente, suelen conformar el brazo:

a) Base o pedestal de fijación. b) Cuerpo. c) Brazo. d) Antebrazo.

CONTROLADOR

Como su nombre indica, es el que regula cada uno de los movimientos del manipulador, las acciones, cálculos y procesado de la información. El controlador recibe y envía señales a otras máquinas-herramientas (por medio de señales de entrada/salida) y almacena programas.

TIPOS DE CONTROLADORES de posición: el controlador interviene únicamente

en el control de la posición del elemento terminal; cinemático: en este caso el control se realiza

sobre la posición y la velocidad; dinámico: además de regular la velocidad y la

posición, controla las propiedades dinámicas del manipulador y de los elementos asociados a él;

adaptativo: engloba todas las regulaciones anteriores y, además, se ocupa de controlar la variación de las características del manipulador al variar la posición.

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA Los más comunes son: teclado, monitor

y caja de comandos (teach pendant). En el dibujo se tiene un controlador

(computer module) que envía señales a los motores de cada uno de los ejes del robot y la caja de comandos (teach pendant) la cual sirve para enseñarle las posiciones al manipulador del robot.

DISPOSITIVOS ESPECIALES

Entre estos se encuentran los ejes que facilitan el movimiento transversal del manipulador y las estaciones de ensamblaje, que son utilizadas para sujetar las distintas piezas de trabajo.

Estación de posición sobre el transportador para la carga/descarga de piezas de trabajo.

Eje transversal para aumentar el volumen de trabajo del robot.

Estación de inspección por computadora integrada con el robot.

Estación de ensamble.

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS ROBOTS

las características más relevantes propias de los robots y se proporcionan valores concretos de las mismas, para determinados modelos y aplicaciones.

Grados de libertad Espacio de trabajo Precisión de los movimientos Capacidad de carga Velocidad Tipo de actuadores Programabilidad

GRADOS DE LIBERTAD (GDL)

Cada uno de los movimientos independientes (giros y desplazamientos) que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior. Son los parámetros que se precisan para determinar la posición y la orientación del elemento terminal del manipulador. El número de grados de libertad del robot viene dado por la suma de los GDL de las articulaciones que lo componen

ESPACIO (VOLUMEN) DE TRABAJO Las dimensiones de los elementos del

manipulador, junto a los grados de libertad, definen la zona de trabajo del robot, característica fundamental en las fases de selección e implantación del modelo adecuado.

El robot cartesiano y el robot cilíndrico presentan volúmenes de trabajo regulares. El robot cartesiano genera una figura cúbica.

El robot de configuración cilíndrica presenta un volumen de trabajo parecido a un cilindro (normalmente este robot no tiene una rotación de 360°)

Por su parte, los robots que poseen una configuración polar, los de brazo articulado y los modelos SCARA presentan un volumen de trabajo irregular.

Precisión de los movimientos La precisión de movimiento en un robot

industrial depende de tres factores: resolución espacial exactitud repetibilidad

La resolución espacial se define como el incremento más pequeño de movimiento en que el robot puede dividir su volumen de trabajo.

En el dibujo anterior supongamos que utilizando el teach pendant movemos el robot de P1 al P2. P2-P1 representa el menor incremento con el que se puede mover el robot a partir de P1. Si vemos estos incrementos en un plano se vería como una cuadricula. En cada intersección de líneas se encuentra un punto "direccionable", es decir un punto que puede ser alcanzado por el robot.

Las inexactitudes mecánicas se encuentran estrechamente relacionadas con la calidad de los componentes que conforman las uniones y las articulaciones. Como ejemplos de inexactitudes mecánicas pueden citarse la holgura de los engranajes, las tensiones en las poleas, las fugas de fluidos, etcétera.

La exactitud se refiere a la capacidad de un robot para situar el extremo de su muñeca en un punto señalado dentro del volumen de trabajo. Mide la distancia entre la posición especificada, y la posición real del actuador terminal del robot. Mantiene una relación directa con la resolución espacial, es decir, con la capacidad del control del robot de dividir en incrementos muy pequeños el volumen de trabajo.

CAPACIDAD DE CARGA

El peso, en kilogramos, que puede transportar la garra del manipulador recibe el nombre de capacidad de carga. A veces, este dato lo proporcionan los fabricantes, incluyendo el peso de la propia garra.

VELOCIDAD

Se refiere a la velocidad máxima alcanzable por el TCP o por las articulaciones. En muchas ocasiones, una velocidad de trabajo elevada, aumenta extraordinariamente el rendimiento del robot, por lo que esta magnitud se valora considerablemente en la elección del mismo.

Tipo de actuadores

Los elementos motrices que generan el movimiento de las articulaciones pueden ser, según la energía que consuman, de tipo hidráulico, neumático o eléctrico.

TIPOS HIDRAULICO

Los actuadores de tipo hidráulico se destinan a tareas que requieren una gran potencia y grandes capacidades de carga. Dado el tipo de energía que emplean, se construyen con mecánica de precisión y su coste es elevado. Los robots hidráulicos se diseñan formando un conjunto compacto la central hidráulica, la cabina electrónica de control y el brazo del manipulador.

ENERGIA NEUMATICA

La energía neumática dota a sus actuadores de una gran velocidad de respuesta junto a un bajo coste, pero su empleo está siendo sustituido por elementos eléctricos.

MOTORES ELECTRICOS

Los motores eléctricos, que cubren la gama de media y baja potencia, acaparan el campo de la Robótica, por su gran precisión en el control de su movimiento y las ventajas inherentes a la energía eléctrica que consumen.

TIPOS DE CONFIGURACIONES MORFOLÓGICAS La estructura del manipulador y la relación

entre sus elementos proporcionan una configuración mecánica, que da origen al establecimiento de los parámetros que hay que conocer para definir la posición y orientación del elemento terminal.

cartesiana cilíndrica esférica de brazo articulado

CARTESIANA / RECTILÍNEA El posicionando se hace en el espacio de

trabajo con las articulaciones prismáticas. Esta configuración se usa bien cuando un espacio de trabajo es grande y debe cubrirse, o cuando la exactitud consiste en la espera del robot. Posee tres movimientos lineales, es decir, tiene tres grados de libertad, los cuales corresponden a los movimientos localizados en los ejes X, Y y Z.

CILÍNDRICA

El robot tiene un movimiento de rotación sobre una base, una articulación prismática para la altura, y una prismática para el radio. Este robot ajusta bien a los espacios de trabajo redondos. Puede realizar dos movimientos lineales y uno rotacional, o sea, que presenta tres grados de libertad.

BRAZO ARTICULADO / ARTICULACIÓN ESFÉRICA

El robot usa 3 juntas de rotación para posicionarse. Generalmente, el volumen de trabajo es esférico. Estos tipos de robot se parecen al brazo humano, con una cintura, el hombro, el codo, la muñeca.

SCARA

Similar al de configuración cilíndrica, pero el radio y la rotación se obtiene por uno o dos eslabones. Este brazo puede realizar movimientos horizontales de mayor alcance debido a sus dos articulaciones rotacionales. El robot de configuración SCARA también puede hacer un movimiento lineal (mediante su tercera articulación).

SENSORES UTILIZADOS EN LA ROBOTICA

Las informaciones más importantes que el controlador necesita del robot para adaptarse al mundo exterior son:

Posición y proximidad. Velocidad y aceleración. Fuerzas y pares. Dimensiones y contornos de los objetos. Temperatura

SENSORES OPTOELECTRONICOS

Por su reducido tamaño. bajo costo, garantía de funcionamiento, larga duración y escaso consumo de energía, los elementos semiconductores que generan luz o alteran su comportamiento en su presencia se aplican, masivamente, en equipos industriales para determinar el posicionamiento, la proximidad, la velocidad, etc.

Diodos LED

El principio de funcionamiento de un diodo luminiscente, LED (Light Emitting Diode), se basa en el proceso conocido con el nombre de "electroluminiscencia", por el que la energía eléctrica se transforma en lu minosa.

FOTODIODOS Y FOTOTRANSISTORES La resistencia interna del Germanio

varía proporcionalmente con la can tidad de luz que incide sobre él. Aprovechando esta propiedad, una unión N-P se utiliza como elemento sensible para la medida del flujo luminoso.

Dispositivos compactos emisores-receptores Existen en el mercado dos versiones de

elementos optoclectrónicos, que constan de un emisor y un receptor. Una de ellas es de tipo interrup tor y la otra, de reflector.

El módulo emisor/receptor, con un funcionamiento similar al de un in terruptor, dispone de dos bloques: un emisor y un receptor, separados por un espacio vacío por el que se desplaza la luz emitida por el LED, hasta el fototransistor existente en el otro bloque.

SENSORES ELECTROMECANICOS Dada la enorme variedad de captadores

de esta categoría que pueden utilizarse en la robótica, así como los diferentes fundamentos físicos en los que se basan, se citan, simplemente. a continuación, indicando su propie dad captadora.

Presductores. Son, en general, células digitales de presión. Pueden emplearse conjuntos de presductores, en forma de matriz, para situar la posición de una pieza.

Galgas extensométricas. Conjuntos de cuatro galgas, dispuestas ortogonalmente, conforman dispositivos usados en la determinación de los pares de fuerza.

Sensores de proximidad. Pueden ser de tipo electromagnético o capacitativo, detectando la aproximación de otros cuerpos. Mediante méto dos basados en la triangulación, se usan, también. módulos ópticos de tipo reflector para el cálculo de medidas y volúmenes.

Sensores eléctricos. En motores, como los de corriente continua, la medida de voltajes e intensidades, puede propiciar el conocimiento real del estado del motor y de sus características de trabajo.

Dinamos tacométricas. Generan una tensión proporcional a la velocidad del eje al que se aplican.

Resolver. Se emplean para la medida de la posición del eje de un motor. Constan de dos arrollamientos estatóricos fijos, alimentados con una tensión y un tercero rotórico móvil, alimentado con otra tensión desfasada 90° respecto a la anterior. El desfase de la respuesta del resolver es una medida de la posición del eje.

Transductores de vibración. Para cuantificar la vibración de un cuerpose emplean, entre otros, los sensores de velocidad y los acelerómetros.Un sensor de velocidad está formado por una gran bobina, soportadapor resortes dentro del habitáculo del instrumento, junto con un amortiguador.

SENSORES ULTRASONICOS

Las especiales características de propagación de las ondas ultrasonoras, de más de 15.000 Hz, unidas a la existencia en el mercado de conjuntos emisores-receptores de bajo precio, con un funcionamiento fácil y seguro, ha determinado que se empleen en la robótica, para la detección de obje tos y el cálculo de distancias.

SISTEMAS CON RAYOS LASER Los avances de la tecnología de los

rayos láser permiten contar, en estos momentos, con. dispositivos muy eficaces para la medida de distancias.

Una de las primeras aplicaciones del láser fue la telemetría, cuyo prin cipio de funcionamiento es muy simple y, hasta cierto punto, parecido al de los sistemas de ondas ultrasónicas.

SENSORES DE TEMPERATURA Uno de los parámetros más influyentes

en los procesos y dispositivos industriales ha sido, siempre, la temperatura. En efecto. ésta no sólo les afecta directamente, sino que incide, también, sobre el propio sistema de control, que de ser electrónico exige unos márgenes de temperatura estrictos para su correcto funcionamiento.

SISTEMAS SENSITIVOS Son aquellos dispositivos que permiten la

interacción del robot con su entorno. Los sensores empleados pueden ser de varios tipos diferen tes, entre los que se encuentran:

1. -- De fuerza. 2. -- De visión. 3. -- De sonido. A veces, se denomina, también a los sensores

del primer grupo, como "de contacto directo", mientras que los otros se conocen como "remo tos" o de "no contacto".

PINZAS (GRIPPER)

Los elementos de sujeción se utilizan para agarrar y sostener los objetos, y se suelen denominar pinzas. Se distingue entre las que utilizan dispositivos de agarre mecánico y las que utilizan algún otro tipo de dispositivo (ventosas, pinzas magnéticas, adhesivas, ganchos, etc.). Se pueden clasificar según el sistema de sujeción empleado.

Sistemas de sujeción para robots

Tipo Accionamiento Uso

Pinza de presión- des. angular- des. Lineal

Neumático o eléctrico Transporte y manipulación de piezas sobre las que no importé presionar

Pinza de engancheNeumático o eléctrico Piezas grandes dimensiones o sobre las que

no se puede ejercer presión

Ventosa de vacío Neumático Cuerpos con superficie lisa poco porosa (cristal, plástico etc.)

Electroimán Eléctrico Piezas ferromagnéticas

El accionamiento neumático es él mas utilizado por ofrecer mayores ventajas en simplicidad, precio y fiabilidad, aunque presenta dificultades de control de posiciones intermedias. En ocasiones se utilizan accionamientos de tipo eléctrico.En la pinza se suelen situar sensores para detectar el estado de la misma (abierto o cerrado). Se pueden incorporar a la pinza otro tipo de sensores para controlar el estado de la pieza, sistemas de visión que incorporen datos geométricos de los objetos, detectores de proximidad, sensores fuerza par, etc.

Pinzas de presion

En la elección o diseño de una pinza se han de tener en cuenta diversos factores. Entre los que afectan al tipo de objeto y de manipulación a realizar destacan el peso, la forma, el tamaño del objeto y la fuerza que es necesario ejercer y mantener para sujetarlo.

Una regla general es que la pinza debe sujetar a la pieza de trabajo por su centro de gravedad.

GRACIAS POR LA TENCION PRESTADA A ESTA PRESENTACION.