InIntroducción a Los Robots Industrialestroducción a Los Robots Industriales

Robots Industriales: Como son, Como funcionen y sus Aplicaciones

www.abb.es

Robots

La palabra RobotKarel Capek’s“Rossum’s Universal Robotsen 1924

Robota - Checo, Eslovaco y Polaco“esclavo” o “criado”

Argumento:Los hombres producen en masa los esclavos artificiales (robots) para hacerse cargo de su trabajo y después hacer la guerra. Los robots muy inteligentes deciden no matarse los unos a los otros, sino masacrar a sus amos, los seres humanos.

El primer robot del mundo ?Al-Jazari (1136-1206), un inventor árabecreo el primer robot humanoideprogramable del mundo en 1206.

Era un barco con cuatro músicos queeran capaces de tocar diferentesmúsicas

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/2/2f/Al-jazari_robots.jpg

El primer robot del mundo?Robot de Leonardo da Vinci’s diseñado en 1495

Un caballero medieval italo-germano con armadura, capaz de:

• Sentarse• Mover sus brazos• Mover su nariz• Mover su mandibula

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/45/Leonardo-Robot3.jpg

El primer robot del mundo ?

Siglo XVII

El primer robot del mundo?

Digesting Duck,creado por Jacques de Vaucanson en 1739era capaz de comer granos, aletear y desecharlos.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/75/Duck_of_Vaucanson.jpg

El primer robot del mundo?La máquina humanaBarbarossa con sucreador 1900

Automaton =Máquina auto-suficientes

Otros robots

Que es un robot?

Definición de robot ?Máquina de manipulación automática, reprogramable y multifuncional sin necesidad de modificar su estructura física, con tres o más ejes que pueden posicionar y orientar materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales para la ejecución de diversos trabajos en las diferentes etapas de la producción industrial, ya sea en una posición fija o en movimiento

IFR = International Federation of Robotics

Primeros robots industriales (1)

El primer robot industrial se instalo en 1961 en una fabrica de General Motors en New Jersey.

Primeros robots industriales (2)

Los primeros robots eran hidráulicos, o sea, los accionamientos de los ejes eran hidráulicos.

El sistema de control controlaba los movimientos del robot que se ejecutaban de una forma secuencial.

El programa se almacenaba en un tambor magnético que almacenaba hasta 4000 pasos de programa.

Primer robot industrial eléctrico

1973 ASEA (ABB) Primer robot antropomorfico totalmente eléctrico y controlado por microprocesador

Pulido de tubos de Inox

Magnusson, Suecia

Robots industriales actuales

Robots industriales futuribles

Estadísticas de robots (1)

Fuente: Informe World Robotics 2010

Parque de robots a nivel mundial


Parque de robots del estado español



Font: Informe World Robotics 2010

Parque de robots del estado español: Distribución por aplicaciones


Font: Informe World Robotics 2010

Parque de robots del estado español: Distribución por industrias



Número de robots por cada 10000 trabajadores


Fuente: Informe AER 2010

Parque de robots del estado español: Cuota de mercado en el año 2010

ABB 11474

KUKA 6460

FANUC 5444

MOTOMAN 1462

Características de un robot (1)

• EJES

• CAPACIDAD DE CARGA

• ÁREA DE TRABAJO

• RESOLUCIÓN

• PRECISIÓN

• REPETIBILIDAD


EJESCada uno de los movimientos independientes del manipulador

Eje 1

Eje 2

Eje 3Eje 4Eje 5

Eje 6

Características de un robot(3)

CAPACIDAD DE CARGAEs la capacidad de carga quetiene el manipulador en sumuñeca.

ÁREA DE TRABAJOEs el volumen alrededor del manipulador que incluye todos los puntos que este puede llegar.



RESOLUCIÓNMínimo incremento que puede aceptar la unidad de control.

PRECISIÓNDistancia entre el punto programado y el valor medio de los puntos que ha ido al repetir el movimiento

REPETIBILIDADDiámetro de la esfera que incluye los puntos donde ha ido

Resolución

Precisión

Repetibilidad

P10

Estructura de un Sistema Robot

Unidad de Programación

Manipulador

Armario de Control

Conexión entre el armario de control i el manipulador

Alimentaciónprincipal230 / 400V

SMB: Posición de los ejes del manipulador

Potencia: Alimentación de los motores de los 6 ejes

Cálculo de la posición del robot : Resolver¿Qué es la calibración?

El resolverPrincipio de funcionamiento

Excitación

del resolver

SIN canal Y COS canal x

Señal senoidal excitación resolver

16 V

TF = 1 / T

F = 2 KHZ

Motor Resolver

– Posición del resolver => posición del motor– Velocidad de giro– Sentido de giro

Información proporcionada

Cálculo de la posición del robot : ResolverPrincipio de funcionamiento.

Excitación

del resolver

SMB

Urm

Ux=Urm · sin

Uy=Urm · cos

Ux / Uy = Urm · sin / Urm · cos = tan

Señal senoidal excitación resolver

8 V

t

0.5 mS

tUy

Señales retorno resolver

Cálculo de la posición del robot

POSICION eje = + 2 ·Cv ( rad )

Valor angular del resolver

Contador de vueltas que se incrementa o decrementa en cada vuelta del motor

Rotor resolver

Resolver: dispositivo que determina la posición angular dentro de una vuelta del motor.

Contador de vueltas: cuenta el número de vueltas del resolver.

Estructura mecánica del manipulador (1)

Eje 1

Eje 3

Eje 2

Compensador

Eje 4 Eje 5 y 6

Estructura mecánica del manipulador: Grupo motor

Un grupo motor esta compuesto por :

Un motor Brushless de 2 o 3 pares de polos.Un dispositivo de medida integrado en el motor: elresolverUn freno.Una sonda de temperatura integrada en el estator delmotor.

Estructura mecánica del manipulador: Eje 1

Grupo motor eje 1

Reductor eje 1


Grupo motor eje 2

Reductor eje 2


Grupo motor eje 3

Reductor eje 3

Estructura mecánica del manipulador: Eje 4Grupo motor eje 4

Tubo eje 4Segundo reductor

eje 4

Primer reductor eje 4

Estructura mecánica del manipulador: Ejes 5 y 6 Reductor eje 5Reductor eje 6

Grupo motor eje 5

Grupo motor eje 6

Estructura mecánica del manipulador: Sistema de compensación Three coil springs3 muelles

Estructura mecánica del manipulador: Cableado interno

IRB360 IRB140 IRB1410 -ArcPack IRB1600IRB1600ID

IRB2400IRB2400L

Sistema Robot. Rango de productos

1-2Kg5Kg

10-16Kg7Kg

http://www.abb.es/global/essup/essup500.nsf!OpenDatabase&db=/global/seitp/seitp161.nsf&v=17ec2&e=es&l=es&url=/global/seitp/seitp161.nsf/0/61c8d3a0814a86fec1256fdc0046a228

IRB4600 IRB6400RF IRB6640 IRB7600


20-60Kg100-120-150KgSólo versiones Foundry 130-255Kg

Versiones Shelf e ID 150-340-400-500-650Kg

120kg

IRB6620


IRB660 3.15 IRB5500


IRB260 1.6 IRB540

Procesos de PinturaProcesos de Paletizado

30Kg180-250KgIRB52IRB5400


Familia de Controladores IRC5

Panel de ControlPanel de Control

Sistema ComputadorSistema Computador

DriversDrivers

PeriféricosPeriféricos

TransformadorTransformador

Modulos adicionales

Drive Module DM2

Drive Module DM3

Drive Module DM4

Estructura del controlador IRC5

Conectividad

Alimentación e

Interruptor principal

Conectores de manipulador

Panel de operador

Digital I/O

Seguridades

Opciones

Conector

Unidad de programación

Liberación de frenos

Frontal del computador principal

Con memoria Compact Flash, puertos y slots PCI

Interior del IRC5 Compact

Sistema de accionamiento

Fuente de alimentación 24 V

Computador principal

Tarjeta I/O

Contactores de Motor on

Contactor de Frenos

Condensadores SAI

Tarjeta Panel incluyendointerface de contactores

Computador de ejes

Filtro EMC

Vista interior unidad computador.

Slots PCI

CPU Principal

Tensión de entrada (24V PC)

Tarjeta DevicenetCompact Flash

Puntos de Conexión Computador Principal

FlexPendant CPU de Ejes Panel SeguridadesPuerto de Servicio

Estructura del sistema de accionamiento

Rectificador

MMM

3 x 262 Vo

230 V

Acci

onam

ient

o

Acci

onam

ient

o

Acci

onam

ient

o

Com

puta

dor

ejes

Resistenciasde frenado

Vdc

Capacidad para gestionar hasta 8192 señales, 40 módulos de E/S y 4 diferentes buses de forma simultánea.

Dos canales DeviceNet Master/Slave & DeviceNet LeanCertificación ODVA, 4 canales, soporta hasta 500 kBaud y 20 módulos

Dos canales Profibus DP Master/SlaveVelocidades superiores a 12 Mbps

Dos canales Interbus Master/SlaveDisponibles en conexiones de cobre y fibra óptica

Ethernet IP Master/SlaveFlexibilidad, Velocidad y Seguridad.

Profinet Master/Slave I/OSolución basada en Siemens CP1616 (DSQC 678), 30 Unidades, 8192 señales

Sistema Computador IRC5

Buses de campo

Modulo Slave Plug-in

Tarjeta Master

Gateways

Sistema Robot. Unidad de Programación

Ligera: < 1.3 kg

Especificaciones generales

Fácil de utilizar

Entorno personalizable

Puntera en tecnología

Pantalla táctil

Para diestros y zurdos

Hot Plug – Posibilidad de conectar y desconectar la unidad durante el funcionamiento

Cable de conexión facilmente reemplazable.

Sistema de autentificación de usuarios

Unidad de Programación Táctil (1)

Joystick

Parada deEmergencia

Palanca habilitación

Unidad de Programación Táctil (2)

Permiten crear entornos de trabajo específicos

Sistema Operativo del robot

El sistema operativo interno del sistema de controlrobot de varios fabricantes es el WxWorks.

Es un S.O. multitarea en tiempo real derivado del Unix y ampliamente utilizado dentro de las aplicaciones industriales más exigentes y seguras.

Una de sus ventajas es que permite su utilización con diferentes CPU, lo que permite la reutilización del código escrito para el programa de control interno del sistema en el caso de que se cambio de tipo de CPU.

Programa interno de control del robot (1)

El programa interno de control del robot es el encargado de gestionar el funcionamiento del sistema, la interpretación del programa del usuario y sobre todo en las aplicaciones de los robots lo más importante es el cálculo de las trayectorias que en los sistemas actuales se basan en el modelo dinámico del robot, por lo que se puede obtener el máximo rendimiento del sistema.

A modo orientativo un programa de control de un robot actual esta compuesto por más de 20.000.000 de instrucciones, escritas en lenguaje C.

Lenguajes de Programación (1)

Los lenguajes de programación actuales se basan en los estándares de programación utilizados para otras aplicaciones como por ejemplo el C.

Son lenguajes que permiten la programación estructurada.

No existe un lenguaje estándar para todos los robots, ya que cada fabricante tiene su propio lenguaje: RAPIDRAPIDpara los robots ABB, KRLKRL para los robots KUKA, KARELKAREL para los robots FANUC, ....

Lenguaje de Programación (2)

RAPID (Robotics Application Programming InteractiveDialogue) es el lenguaje de programación de los robots ABB a partir del sistema de control S4.Es un lenguaje de programación tipo C que permite la programación estructurada Es un lenguaje especifico orientado totalmente a la programación del robot y a sus periféricos.Es un lenguaje ilimitado ya que permite que el propio usuario cree sus propias instrucciones. Entre sus características más destacadas es que permite la programación en multitarea, ya que puede tener hasta 10 tareas en paralelo

Lenguaje de Programación RAPID (3)

Ejemplo de programa RAPID%%%

VERSION:1LANGUAGE:ENGLISH

%%%MODULE ejer4! ******** DATOS DE PROGRAMA ********PERS tooldata toolx:=[TRUE,[[0,0,0],[1,0,0,0]],[10,[100,0,100],[1,0,0,0],0.04,0.04,0.04]];CONST robtarget pHOME:=[[929.59,0,1414.25],[0.510184,0,0.860066,0],[0,0,0,0],[9E+009,9E+009,9E+009]];CONST robtarget p30:=[[1124.69,0,-1414.25],[0.510184,0,0.860066,0],[0,0,0,0],[9E+009,9E+009,9E+009]];CONST robtarget p20:=[[929.59,0,1414.25],[0.510184,0,0.860066,0],[0,0,0,0],[9E+009,9E+009,9E+009]];CONST robtarget p10:=[[929.59,0,1414.25],[0.510184,0,0.860066,0],[0,0,0,0],[9E+009,9E+009,9E+009]];

PROC main()! ****** RUTINA PRINCIPAL ***********

MoveJ pHOME,v5000,z5,toolx;MoveJ p10,v200,fine,toolx;MoveL p20,v200,fine,toolx;MoveL p30,v200,fine,toolx;

ENDPROCENDMODULE

Estructura Básica de un Programa RAPID

Nombre del ProgramaMáximo 8 carácteres

Datos creados por el Usuario.Herramientas, Posiciones, ...

Rutina principal.Es definida automáticamenteal crear el programa.Es la rutinaa partir de la cual se inicia laejecución de programa.

Conjunto de rutinas creadaspor el usuario. Ejemplo:Abrir_GarraLimpiezaGirar_Mesa1 ...


EJEMPLO DE INSTRUCCIONES RAPIDMoveJ, MoveL, MoveAbsJIF..THEN..ELSE, WHILE, TEST, WAITSetDO, SetAO, SetGO, Reset, PulseDO, InvertDOProcCall, CallByVarTPWrite, TPReadNum, TPEraseOpen, Close, ReadBin, WritStrBinIsleep. IEnable, ItimerIncr, Decr, :=, Clear TriggL, TriggC,TriggIO


Tiene instrucciones especificas para control de los diferentes procesos:

Soldadura al Arco: ArcL, ArcC, ArcKill,..

Soldadura por puntos: SpotL, SpotML

Aplicaciones de adhesivo: DispL, DispC

Aplicaciones de pintura: PaintL, SetBrush, SetColor,..

…….

Instrucciones de Movimiento (1)

P30: Punto de destino.Dato Robtarget

V30: Velocidad de ejecución. [mm/s]Dato SpeedData

Z10: Zona de precisión. [mm]Dato ZoneData

Tool10: TCP con el que serealizará la trayectoria.Dato Tooldata

MoveL p30, v30, z10, tool10Ejecución de una trayectoria lineal de TCP.

P30P20

R=50 Ejemplo: Efecto de las zonas de precisión en elenlace de trayectorias.

MoveL p20, V100, Z50, tool10;MoveL p30, v100, Fine, tool10MoveL ...

Instrucciones de movimiento (2)MoveL p30, v30, z10, tool10

p30

tool10

30 mm/s

MoveC p20 , p30, v30, z10, tool10

tool10

p20

p30

Sentido del

movimiento

30 mm/s

p30

tool10

MoveJ p30, v30, z10, tool10

InIntroducción a Los Robots Industrialestroducción a Los Robots Industriales

Documents

Transcript of InIntroducción a Los Robots Industrialestroducción a Los Robots Industriales