ARQUITECTURA

DEL ROBOT

ESPE

Ing. Alexander Ibarra J. MGs.

2015

PARTES DE UN ROBOT

Los robots disponen de cuerpo rgido, en el que hay eslabones con movimiento.

Los eslabones se unen entre s mediante articulaciones, que permiten el movimiento.

La constitucin fsica de la mayor parte de los robots industriales guarda

cierta similitud con la anatoma de las extremidades superiores del cuerpo

humano, por lo que, en ocasiones, para hacer referencia a los distintos

elementos que componen el robot, se usan trminos como cintura,

hombro, brazo, codo, mueca, etc.

ESQUEMA GENERAL DE UN ROBOT

ELEMENTOS DE UN ROBOT

ARMAZN, estructura externa o "cuerpo": Compone la

forma fsica del robot, su "caparazn o carcaza", elementos de soporte (como los huesos) y todo tipo de estructura asociada al robot.

SENSORES, TRANSDUCTORES: Un sensor o transductor es un elemento que convierte un tipo de estmulo en una forma de energa (en nuestro caso elctrica) diversa a la fuente original. Los ojos, por ejemplo, convierten los fotones de ciertas longitudes de onda en estmulos elctricos interpretados por el cerebro como colores.

ELEMENTOS DE CONEXIN INTERNA O "NERVIOS": Componen los elementos que interconectan los "sentidos" con el sistema de control o "cerebro", u otros elementos entre si. Generalmente se usan cables de cobre, pero tambin pueden ser usadas soluciones elctricamente activas o elementos mecnicos.

SISTEMAS DE CONTROL O "CEREBRO": Es el centro de control y modulacin del movimiento del robot. Generalmente son usados sistemas microcontrolados, sin embargo, existe otro tipo de sistemas con los cuales se puede realizar el control incluyendo controles no electrnicos como los neumtico-mecnicos.

COMPONENTES DEL ROBOT

Para enviar instrucciones al controlador y para dar de alta programas de

control, comnmente se utiliza una computadora. Es necesario aclarar

que algunos robots nicamente poseen uno de estos componentes. En

estos casos, uno de los componentes de entrada y salida permite la

realizacin de todas las funciones ya sea el caso del teach pendant o de

la computadora.

Los robots tienen los siguientes subsistemas principales:

Estructura mecnica Transmisiones Reducciones Sistema de accionamiento (actuadores)

Sistema sensorial (sensores)

Elementos terminales o efectores finales

Sistema de control (controlador)

Alimentacin

Sistema de comunicacin con el operador

La funcin del controlador es gobernar el trabajo de los

actuadores (los dispositivos que originan el movimiento)

y de las transmisiones y reducciones (modificadores

del movimiento). La alimentacin proporciona la energa

necesaria para todo el sistema, los sensores reciben la

seal de realimentacin procedente de los actuadores

pasando la informacin al controlador, que debe calcular la

correccin del error.

A continuacin se describen las caractersticas ms relevantes

propias de los robots :

Grados de libertad

Espacio de trabajo

Precisin de los movimientos

Capacidad de carga

Velocidad

Tipo de actuadores

Programabilidad

Mecnicamente un robot est formado por una

serie de elementos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos.

Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada

articulacin se denomina grado de libertad (GDL).

Observando los movimientos del brazo y de la mueca, podemos

determinar el nmero de grados de libertad que presenta un robot.

Generalmente, tanto en el brazo como en la mueca, se encuentra un

abanico que va desde uno hasta los tres GDL. Los grados de libertad del

brazo de un manipulador estn directamente relacionados con su anatoma

o configuracin.

El movimiento de la articulacin puede ser:

De desplazamiento

De giro

Combinacin de ambos

Puesto que para posicionar y

orientar un cuerpo de cualquier

manera en el espacio son necesarios

seis parmetros, tres para definir la

posicin y tres para la orientacin,

si se pretende que un robot posicione y oriente su extremo (y con l la pieza o

herramienta manipulada) de cualquier modo en el espacio, se precisar al

menos seis grados de libertad.

Las dimensiones de los elementos del manipulador, junto a los grados de

libertad, definen la zona de trabajo del robot, caracterstica fundamental

en las fases de seleccin e implantacin del modelo adecuado.

La zona de trabajo se subdivide en reas diferenciadas entre s, por la

accesibilidad especifica del elemento terminal. Tambin queda restringida

la zona de trabajo por los limites de giro y desplazamiento que existen en

las articulaciones.

El volumen de trabajo de un robot se refiere nicamente al espacio dentro

del cual puede desplazar el extremo de su mueca. Para determinar el

volumen de trabajo no se toma en cuenta el actuador final. La razn de

ello es que a la mueca del robot se le pueden adaptar grippers de

distintos tamaos.

Para determinar el volumen de trabajo de un robot industrial, el fabricante generalmente indica un plano con los lmites de movimiento que tiene cada una de las articulaciones del robot (hoja tcnica del manipulador), como en el siguiente caso:

La exactitud se refiere a la capacidad de un robot para situar el extremo de su mueca en un punto sealado dentro del

volumen de trabajo. Mide la distancia entre la posicin

especificada, y la posicin real del efector terminal del robot,

mantiene una relacin directa con la resolucin espacial.

Un robot presenta una mayor exactitud cuando su brazo opera

cerca de la base. A medida que el brazo se aleja de la base, la

exactitud se ir haciendo menor. Esto se debe a que las

inexactitudes mecnicas se incrementan al ser extendido el

brazo. Otro factor que afecta a la exactitud es el peso de la

carga; las cargas ms pesadas reducen la exactitud

La repetibilidad, se refiere a la capacidad del robot de regresar al punto programado las veces que sean necesarias. Esta magnitud

establece el grado de exactitud en la repeticin de los movimientos de

un manipulador al realizar una tarea programada, Posicin HOME.

Corresponde al peso, en kilogramos, que puede transportar

la garra del manipulador. A veces, este dato lo proporcionan

los fabricantes, incluyendo el peso de la propia garra.

En modelos de robots industriales, la capacidad de carga de

la garra puede ser variada teniendo en la actualidad una

capacidad mxima de 1 tonelada.

La capacidad de carga es una de las caractersticas que ms

se tienen en cuenta en la seleccin de un robot, segn la

tarea a la que se destine.

Se refiere a la velocidad mxima alcanzable por el TCP (Tool

Center Point) 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 eleccin del mismo.

En tareas de soldadura y manipulacin de piezas es muy

aconsejable que la velocidad de trabajo sea alta. En pintura,

mecanizado y ensamblaje, la velocidad debe ser media e incluso

baja.

Los elementos motrices que generan el movimiento de las articulaciones segn la energa que consuman pueden ser :

DE TIPO HIDRULICO.- el sistema de impulsin hidrulica es en la que se utiliza un fluido, generalmente un tipo de aceite, para que el robot pueda

movilizar sus mecanismos. La impulsin hidrulica se utiliza para robots

grandes, los cuales presentan menor velocidad y mayor resistencia

mecnica.

DE TIPO ELECTRICO.- se usa la energa elctrica para que el robot ejecute sus movimientos. La impulsin elctrica se utiliza para robots de tamao

mediano, pues stos no requieren de tanta velocidad ni potencia , los robots

que usan la energa elctrica se caracterizan por una mayor exactitud y

repetibilidad.

DE TIPO NEUMATICO.- se utiliza aire comprimido el cual es

abastecido por un compresor, dicho aire viaja a travs de

mangueras, los robots que funcionan con impulsin neumtica

estn limitados a operaciones como la de tomar y situar

ciertos elementos al altas velocidades pero a baja fuerza.

Los actuadores generan el movimiento de los elementos del robot La mayora de los actuadores simples controlan nicamente 1 GDL (izq-der, arriba-abajo).