Instituto Tecnolgico de La Laguna

Simplificacin de tareas de robots manipuladores

Carlos Francisco Ortiz Ramrez13130818Profesor: Martha Alicia Lira Sifuentes Fecha:Torren Coahuila a 21 de mayo de 2015Problema:Aos, desde la incursin de la robtica en la industria y la ciencia. Se origina cuando el hombre busca facilitar las tareas que le tocan, desde las ms simples, como las cotidianas, hasta las ms difciles, como se puede ver en las industrias. Pero hay un problema, La programacin nunca ha sido una tarea fcil cuando se tratan de tareas complejas y extensas, y la programacin de robots no es la excepcin, el programar un robot puede ser simple siempre y cuando se trate de alguna tarea sencilla, pero la cosa se complica cuando se trata de compilar una serie de tareas, como en el caso de los manipuladores, el problema es que la programacin de manipuladores se puede lograr usando diferentes mtodos, y ese es el problema, el intercalando entre diferentes mtodos con diferentes programas y diferentes tcnicas. Es por eso, que esta investigacin sustentar un mtodo que unifique las tcnicas en una sola, para facilitar los mtodos de trabajo de programacin.

Objetivos:- General: Elaborar nuevos algoritmos robticos para la simplificacin de la programacin de robots manipuladores- Especficos: Elaborar un software que funcione con las nuevas ideas Simplificar las tareas de robots manipuladores Plasmar las ideas para que sea posible la obtencin de nuevo conocimiento

Justificacin:Hoy en da la robtica es un campo con gran auge y crecimiento en la actualidad. Muchas empresas y centros de investigacin se estn dedicando a la robtica. Dentro de la robtica se encuentra el estudio, construccin, planificacin y programacin de los robots manipuladores, los robots industriales, los cuales son los destinados a las diversas tareas industriales.El investigar nuevas metodologas para simplificar tareas de robots manipuladores supondr un avance en la industria de los robots, ya que al simplificar supondra trabajar con ms rapidez acortando el tiempo en el que los manipuladores industriales realizan sus tareas. Hoy en da se busca que los robots realizan tareas cada vez ms complejas, pero al programarlas resultan tediosas y largas, al simplificarlas y hacerlas ms rpidas se mejoran.Un manipulador es todo mecanismo permitiendo efectuar ya sea enteramente o por partes, una tarea generalmente realizada por un hombre. (JIRA, 1971)Entre los diferentes problemas que resolver sta investigacin, tenemos la de mejorar las tareas de los manipuladores industriales, que se aplicar a toda empresa que lo desee.

1. Introduccin2. Conceptos bsicos3. Arquitectura de robots3.1 Cinemtica de robots3.1.1 Cinemtica Directa:3.1.2 Cinemtica Inversa3.2 Morfologa3.3 Programacin de robots3.4 Referencias

1. IntroduccinDesde el origen, el humano ha buscado la manera de facilitar las tareas que le corresponden hacer, se sabe desde el descubrimiento del fuego, desde la invencin de la rueda, hasta las mquinas de vapor de hace un siglo. En la actualidad el humano busca hacerlo con robots, no son ms que mquinas de metal programadas para realizar tareas, desde domsticas hasta laborales.La robtica es esa ciencia con la que se tratan y trabajan los robots. La definicin de robot es difcil de concretar ya que hay muchas maneras definiciones existentes por diferentes autores e instituciones.Existen miles de definiciones para la palabra robot, entre las cuales se pueden destacar: Mquina que en apariencia, o comportamiento imita a las personas o sus acciones como, por ejemplo, en el movimiento de sus extremidades. Un robot es una mquina que hace algo automticamente en respuesta a su entorno. Un robot es un puado de motores controlados por un programa ordenador.A pesar de que es difcil dar una definicin universal para esa palabra, quizs, se pueda pensar como Joseph Engelberg (padre de la robtica industrial) el cual en un momento dijo: Tal vez no sea capaz de definirlo, pero s cuando veo a uno.Al or la palabra robot, a menudo se produce en nuestra mente la imagen de una mquina con forma humana, con cabeza y extremidades. Esta asociacin es fruto de la influencia de la televisin o del cine, cuyos anuncios o pelculas muestran mquinas con forma humana, llamadas androides, que generalmente son pura ficcin, ya que o son hombres disfrazados de mquina o, si realmente son mquinas, no efectan trabajos de los que el hombre se pueda aprovechar.En la actualidad, los avances tecnolgicos y cientficos no han permitido todava construir un robot realmente inteligente, aunque existen esperanzas de que esto sea posible algn da.Hoy por hoy, una de las finalidades de la construccin de robots es su intervencin en los procesos de fabricacin. Estos robots, que no tienen forma humana en absoluto, son los encargados de realizar trabajos repetitivos en las cadenas de proceso de fabricacin, como por ejemplo: pintar al spray, moldear a inyeccin, soldar carroceras de automvil, trasladar materiales, etc. En una fbrica sin robots, los trabajos antes mencionados los realizan tcnicos especialistas en cadenas de produccin. Con los robots, el tcnico puede librarse de la rutina y el riesgo que sus labores comportan, con lo que la empresa gana en rapidez, calidad y precisin.En los prximos cien aos, seguramente en todas las fbricas del mundo encontraremos robots trabajando y hablando con nosotros de los temas de actualidad en las calles o en nuestros hogares.

2. Conceptos bsicosRobot: Se entiende por robot industrial a un manipulador multifuncional reprogramable, diseado para desplazar materiales, piezas herramientas o dispositivos especiales mediante movimientos programados variables que permiten llevar a cabo tareas diversas. (Robot Industry Asociation)Robot Manipulador: Mecanismo compuesto generalmente de elementos en serie, articulados o deslizantes entre s, cuyo objetivo es el agarre y desplazamiento de objetos siguiendo diversos grados de libertad. Es multifuncional y puede ser mandado directamente por un operador humano o por cualquier sistema lgico. (AFNOR, 1983)Robot Industrial: Manipulador automtico con servo sistemas de posicin, reprogramable, polivalente, capaz de posicionar y desplazar materiales, piezas tiles o dispositivos especiales a lo largo de movimientos variables y programables para la ejecucin de tareas variadas. Estas mquinas polivalentes son generalmente concebidas para efectuar la misma funcin de manera cclica y pueden ser adaptados a otras funciones sin modificacin permanente del material. (AFNOR 1983)Programacin:La programacin es el proceso de disear, codificar, depurar mantener el cdigo de fuente. El cdigo fuente es escrito en un lenguaje de programacin. El propsito de la programacin es crear programas que exhiban un comportamiento deseado. El proceso de escribir cdigo requiere frecuentemente conocimientos en varias reas distintas, adems del dominio del lenguaje a utilizar, algoritmos especializados y lgica formal. Programar no involucra necesariamente otras tareas tales como el anlisis y diseo de la aplicacin (pero s el diseo del cdigo), aunque s suelen estar fusionadas en el desarrollo de pequeas aplicaciones.AlgoritmosUn algoritmo es una secuencia no ambigua, finita y ordenada de instrucciones que han de seguirse para resolver un problema. Un programa normalmente implementa (traduce a un lenguaje de programacin concreto) uno o ms algoritmos. Un algoritmo puede expresarse de distintas maneras: en forma grfica, como un diagrama de flujo, en forma de cdigo como en un lenguaje de programacin, en forma explicativa, etc.SoftwareSe conoce como software al equipamiento lgico o soporte lgico de un sistema informtico comprende el conjunto de los componentes lgicos necesarios que hacen posible la realizacin de tareas especficas, en contraposicin a los componentes fsicos, que son llamados hardwareCircuitoUn circuito es una red elctrica (interconexin de dos o ms componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores), y elementos de distribucin lineales (lneas de transmisin o cables) pueden analizarse por mtodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente. Un circuito que tiene componentes es denominado un circuito electrnico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseos y herramientas de anlisis mucho ms complejos.Sensor: Cualquier elemento que permita realizar una medicin y verificar el estado de una variable.Controlador:Dispositivo que modifica su salida para regular una variable.Grados de libertad:Cada juntura en el robot introduce un grado de libertad. Cada gdl pueden ser un deslizador, el tipo rotatorio, u otro de actuador. Los robots tienen 5 o 6 grados de libertad tpicamente. 3 de los grados de libertad permiten el posicionamiento en 3D espacio, mientras que en el otro se usan 2or 3 para la orientacin del efector del extremo. 6 grados de libertad son bastante para permitir al robot alcanzar todas las posiciones y orientaciones en 3D espacio. 5 gdl requiere una restriccin a 2D espacio, el resto limita las orientaciones. Normalmente se usan 5 gdl por ocuparse de herramientas como los soldadores del arco.Uso de los robot industriales para Tareas peligrosas para obreros humanos Tareas en lugares difcilmente accesibles, como riesgo de accidentes o con condiciones peligrosas para la salud Manipulacin de objetos con tamao y/o forma haciendo difcil una manipulacin manual Tareas requiriendo precisin y repetibilidad

Diferentes niveles de automatizacin industrial Automatizacin fija Usando equipo especficamente diseado para la tarea Para volumen importante de produccin Proceso muy eficiente y con costos bajos Automatizacin programable Posibilidad de adaptacin mediante cambio de programa Para volumen de produccin pequeo Diferentes productos pueden ser fabricados Automatizacin flexible Tpicamente una serie de estaciones de trabajo conectadas mediante un sistema de transporte Control central computarizado Volumen de produccin mediano Posibilidad de producir diferentes productos al mismo tiempo

Manipuladores en la industria se reparten en cuatro categoras: (clasificacin de la AFRI) Clase A: Telemanipuladores Clase B: Manipuladores pre reglados Clase C: Robots programables (primera generacin) Clase D: Robots "inteligentes" (segunda generacin)Clase A

Clase B

Clase C:

Clase D:

3. Arquitectura de robots3.1 MorfologaUn robot est formado por los siguientes elementos: estructura mecnica, transmisiones, sistema de accionamiento, sistema sensorial, sistema de control y elementos terminales.Aunque los elementos empleados en los robots no son exclusivos de estos (maquinas herramientas y otras muchas maquinas emplean tecnologas semejantes), las altas prestaciones que se exigen a los robots han motivado que en ellos se empleen elementos con caractersticas especficas.

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. La constitucin fsica de la mayor parte de los robots industriales guarda cierta similitud con la anatoma del brazo humano, por lo que en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen el robot, se usan trminos como cuerpo, brazo, codo y mueca.Sistemas de Robots bsicos.Los componentes bsicos de un robot son:1. La estructura - la estructura mecnica (los eslabones, base, etc.). Esto exige mucha masa, para proporcionar la rigidez bastante estructural para asegurar la exactitud mnima bajo las cargas tiles variadas.2. Actuadores - Los motores, los cilindros, etc., las junturas del robot. Esto tambin podra incluir los mecanismos para una transmisin, etc.,3. Control a la Computadora - Esta computadora une con el usuario, y a su vez los mandos las junturas del robot.4. El extremo de Brazo que labora con herramienta (EOAT) - La programacin que proporciona el usuario se disea para las tareas especficas.5. Ensee la pendiente - Un mtodo popular para programar el robot. Esto es que una mano pequea contiene un dispositivo que puede dirigir movimiento del robot, los puntos de registro en las sucesiones de movimiento, y comienza la repeticin de sucesiones. Las pendientes ms prolongadas incluyen ms funcionalidad.

El movimiento de cada articulacin puede ser de desplazamiento, de giro, o de una combinacin de ambos. De este modo son posibles los seis tipos diferentes de articulaciones.Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulacin con respecto a la anterior, se denominagrado de libertad.El nmero de grados de libertad del robot viene dado por la suma de los grados de libertad de las articulaciones que lo componen. Puesto que, como se ha indicado, las articulaciones empleadas son nicamente las de rotacin y prismtica con un solo con grado de libertad cada una, el nmero de grados de libertad del robot suele coincidir con el nmero de articulaciones de que se compone.El empleo de diferentes combinaciones de articulaciones en un robot, da lugar a diferentes configuraciones, con caractersticas a tener en cuenta tanto en el diseo y construccin del robot como en su aplicacin. Las combinaciones ms frecuentes son con tres articulaciones y que son las ms importantes a la hora de posicionar su extremo en un punto en el espacio.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 precisara al menos seis grados de libertad. En la prctica, a pesar de ser necesarios los seis grados de libertad comentados para tener total libertad en el posicionado y orientacin del extremo del robot, muchos robots industriales cuentan con solo cuatro o cinco grados de libertad, por ser estos suficientes para llevar a cabo las tareas que se encomiendan.Existen tambin casos opuestos, en los que se precisan ms de seis grados de libertad para que el robot pueda tener acceso a todos los puntos de su entorno. As, si se trabaja en un entorno con obstculos, el dotar al robot de grados de libertad adicionales le permitir acceder a posiciones y orientaciones de su extremo a las que, como consecuencia de los obstculos, no hubieran llegado conseis grados de libertad. Otra situacin frecuente es dotar al robot de un grado de libertad adicional que le permita desplazarse a lo largo de un carril aumentando as el volumen de su espacio al que puede acceder.Cuando el nmero de grados de libertad del robot es mayor que los necesarios para realizar una determinada tarea se dicen que el robot es redundante.Condiciones bsicasLos eslabones y Junturas - los Eslabones son los miembros estructurales slidos de un robot, y las junturas son los acoplamientos movibles entre ellos.La orientacin Eslabn - Bsicamente, si la herramienta se sostiene a una posicin fija, la orientacin determina qu direccin puede apuntarse. El rollo, diapasn y guiada son los elementos de la orientacin comunes usadas. Mirando la figura de bajo sern obvios que la herramienta puede posicionarse a cualquier orientacin en el espacio.

Los elementos de la posicin - La herramienta, sin tener en cuenta la orientacin, puede moverse a varias posiciones en el espacio. Se satisfacen las varias geometras del robot a las geometras de trabajo diferentes.El Punto de Centro de herramienta (TCP) - El punto de centro de herramienta se localiza en el robot, la herramienta. Tpicamente el TCP se usa al referirse a la posicin de los robots, as como el punto focal de la herramienta. (Por ejemplo el TCP podra estar en la punta de una antorcha de la soldadura) El TCP puede especificarse en el cartesiano, cilndrico, esfrico, etc., coordenadas que dependen del robot. Cuando se cambian las herramientas que nosotros reprogramaremos a menudo el robot para el TCP.

El espacio de trabajo - El robot tiende a tener una geometra fija, y limitada. El espacio de trabajo es el lmite de posiciones en espacio que el robot puede alcanzar. Para un robot cartesiano (como una gra arriba) los espacios de trabajo podran ser un cuadrado, para los robots ms sofisticados los espacios podran ser de una forma esfrica.

La velocidad - se refiere a la velocidad mxima que es lograble por el TCP, o por las junturas individuales. Este nmero no es exacto en la mayora de los robots, y variar encima del espacio de trabajo como la geometra del robot cambia (y de los efectos dinmicos). El nmero reflejar a menudo la velocidad ms segura mxima posible. Algunos robots permiten el mximo tasa de la velocidad (100%) para ser aprobado, pero debe tenerse con l, gran cuidado.La carga til - La carga til indica la masa mxima que el robot puede alcanzar antes de cualquier fracaso de los robots, o prdida dramtica de exactitud. Es posible exceder la carga til mxima, y todava tiene el robot, que operar, pero esto no se aconseja. Cuando el robot est acelerando rpidamente, la carga til debe estar menos de la masa mxima. Esto es afectado por la habilidad de agarrar la parte firmemente, as como la estructura del robot, y el actuador. El extremo de brazo al laborar con herramienta debe ser considerado parte de la carga til.- La carga tilLa carga til siempre se especifica como un valor mximo, esto puede estar antes del fracaso, o ms normalmente, antes de la prdida de la actuacin seria. Las consideraciones Estticas:1. - La gravedad que efecta cause desviacin descendente del brazo y sistemas de apoyo2. - Manejo a menudo de cubiertas, las cuales pueden traer cantidades notables de lentitud (la repercusin negativa) esa causa queposiciona los errores3. - El trabajo de la juntura - cuando se usan miembros rotatorios largos en un sistema de esfuerzos se tuercen bajo la carga4. - Los efectos termales - la temperatura modifica las dimensinales en el manipulador. Las consideraciones Dinmicas:1. - La aceleracin efecta - las fuerzas inerciales pueden llevar a la desviacin en los miembros estructurales. stos son normalmente slo problemas cuando un robot se est moviendo muy limitado, o cuando un camino a seguir continuo es esencial. (Pero, claro, durante el proyecto de un robot estos factores deben examinarse cuidadosamente

Estructura mecnica Funciones: posicionar e orientar el efector final El brazo y la mueca forman una cadena cinemtica, tradicionalmente abierta, formada por el conjunto de eslabones interrelacionados mediante articulaciones.

En los ltimos aos, estructuras paralelas se desarrollaron mucho (rigidez, livianas, rapidez)

Tipos de articulaciones:

Estructuras bsicas Cartesiana 3 articulaciones prismticas (PPP) Buena rigidez y mucha precisin(Cargas pequeas) Tambin para cargas pesadas(Hasta 200kg) Accesibilidad reducida Volumen de trabajo cbico 21% del mercado

Estructuras bsicas Cilndrica 1 articulacin de rotacin y 2 articulaciones prismticas (RPP) Para aplicaciones "Pick-and-Place" Para trabajo con varias mquinas alimentadas por el robot en posicin central Volumen de trabajo = toro 7% del mercado

Estructuras bsicas Polar (esfrica) 2 articulaciones de rotacin y 1 articulacin prismtica (RRP) Buen alcance Volumen de trabajo = esfera hueca Desapareciendo del mercado

Estructuras bsicas Angular (universal o antropomorfo) 3 articulaciones de rotacin (RRR) Mejor accesibilidad Control ms complejo Volumen de trabajo = esfera llena 67% del mercado

Estructuras bsicas SCARA(Selected Compliance Assembly Robot Arm) 3 articulaciones de rotacin y 1 articulacin prismtica, todas con ejes paralelos Para aplicacin de ensamblaje Para aplicacin "Pick-and-Place"

Nuevas estructuras de robots Robots redundantes, con ms de 6GDL, para trabajar en lugares de difcil acceso. Presentan complejos problemas de control.

Robots flexibles, necesario cuando se requiere gran alcance y bajo peso de la estructura. Tpicamente en manipuladores espaciales o de construccin. Control complejo tambin.

Manos como rganos terminales con mltiples dedos.

3.2 Cinemtica de robots3.2.1 Cinemtica Directa:Consiste en determinar cul es la posicin y orientacin del extremo final del robot, con respecto a un sistema de coordenadas que se toma como referencia, conocidos los valores de las articulaciones y los parmetros geomtricos de los elementos del robot.Se utiliza fundamentalmente el lgebra vectorial y matricial para representar y describir la localizacin de un objeto en el espacio tridimensional con respecto a un sistema de referencia fijo.Dado que un robot puede considerar como una cadena cinemtica formada por objetos rgidos o eslabones unidos entre s mediante articulaciones, se puede establecer un sistema de referencia fijo situado en la base del robot y describir la localizacin de cada uno de los eslabones con respecto a dicho sistema de referencia.3.2.2 Cinemtica InversaResuelve la configuracin que debe adoptar el robot para una posicin y orientacin del extremo conocidas.Dada la posicin del efector final y la longitud de cada eslabn, encontrar los ngulos de las articulaciones. El objetivo consiste en encontrar los valores que deben adoptar las coordenadas articulares del robot q = (q1, q2,..., qn) expT para que su extremo se posicione y oriente segn una determinada localizacin espacial. El procedimiento de obtencin de las ecuaciones es dependiente de la configuracin del robot.Problema difcil de resolver. Obtener los valores de las variables articulares para que el rgano terminal tenga una determinada posicin y orientacin Se deben resolver un conjunto de ecuaciones algebraicas no lineales simultneas. Problemas fundamentales: Ecuaciones no lineales (sen, cos en matrices de rotacin) Existen mltiples soluciones Es posible que no exista una solucin SingularidadDeben atenderse las mltiples soluciones: Eleccin que minimice los movimientos desde la posicin actual Concepto de solucin ms cercana Mover los eslabones de menor peso Considerar obstculos (evitar colisiones)Manipulador resoluble: Existe un algoritmo que permite determinar todas las soluciones del modelo inverso (variables articulares) asociadas a una determinada posicin y orientacin. Tericamente es resoluble todo sistema R y P con 6 grados de libertad. Mtodos numricos iterativos: lentitud. Se prefieren expresiones analticas (soluciones cerradas): Mtodos algebraicos Mtodos geomtricosSe han desarrollado algunos procedimientos genricos para ser programados, de modo que un computador pueda, a partir del conocimiento de la cinemtica del robot (parmetros de DH, por ejemplo) obtener la n-tupla de valores articulares que posicionan y orientan su extremo. El inconveniente de estos procedimientos es que se trata de mtodos numricos iterativos, cuya velocidad de convergencia e incluso su convergencia no est siempre garantizada.A la hora de resolver el problema cinemtico inverso es mucho ms adecuado encontrar una solucin cerrada. Esto es, encontrar una relacin matemtica explcita de la forma: qk = Fk(x, y, z, , , ) k = 1...n (grados de libertad)Este tipo de solucin presenta las siguientes ventajas: En muchas aplicaciones, el problema cinemtico inverso ha de resolverse en tiempo real (por ejemplo, en el seguimiento de una determinada trayectoria). Una solucin de tipo iterativo no garantiza tener la solucin en el momento adecuado. Al contrario de lo que ocurra en el problema cinemtico directo, con cierta frecuencia la solucin del problema cinemtico inverso no es nica; existiendo diferentes n-tuplas (q1,..., qn) exp T que posicionan y orientan el extremo del robot de mismo modo. En estos casos una solucin cerrada permite incluir determinadas reglas o restricciones que aseguren que la solucin obtenida sea la ms adecuada posible.No obstante, la mayor parte de los robots poseen cinemticas relativamente simples que facilitan en cierta medida la resolucin de su problema cinemtico inverso. Por ejemplo si se consideran solo tres primeros grados de libertad de muchos robots, estos tienen una estructura plana, los tres primeros elementos quedan contenidos en un plano. Esta circunstancia facilita la resolucin del problema. Asimismo, en muchos robots se da la circunstancia de que los tres grados de libertad ltimos, dedicados fundamentalmente a orientar el extremo del robot, correspondan a giros sobre los ejes que se cortan en un punto.De nuevo esta situacin facilita el clculo de la nupla (q1,..., qn) exp. T correspondiente a la posicin y orientacin deseadas. Por lo tanto, para los casos citados y otros, es posible establecer ciertas pautas generales que permitan plantear y resolver el problema cinemtico inverso de una manera sistemtica.Los mtodos geomtricos permiten tener normalmente los valores de las primeras variables articulares, que son las que consiguen posicionar el robot. Para ello utilizan relaciones trigonometras y geomtricas sobre los elementos del robot. Se suele recurrir a la resolucin de tringulos formados por los elementos y articulaciones del robot.

3.3 Programacin de robotsEn lasmquinascontroladas porsistemasinformticos,el lenguajees el medio que utilizael hombrepara gobernar su funcionamiento, por lo que su correcta adaptacin con la tarea a realizar y la sencillez de manejo, son factores determinantes del rendimiento obtenido en los robots industriales.Hay varias maneras de comunicarse con un robot, y tressolucionesgenerales para lograrlo, que sonreconocimiento de palabras separadas,enseanzay repeticin y lenguajes de programacin de alto nivel.Los sistemas de reconocimiento de la voz en latecnologamoderna son bastante primitivos y suelen depender de quien habla. Estos sistemas pueden reconocer un conjunto de palabras concretas de un vocabulario muy limitado y en general exigen al usuario una pausa entre las palabras, aunque en la actualidad es posible reconocer las palabras separadas entiemporeal debido a los cada vez ms rpidos componentes de las computadorasyalgoritmosde procesamiento ms eficientes, lautilidaddel reconocimiento de palabras separadas para describir la tarea de un robot es bastante limitada.La enseanza y repeticin, tambin conocido como guiado, es la solucin ms comn utilizada en el presente para los robots industriales. Estemtodoimplica ensear al robot dirigindole los movimientos que el usuario desea que realice. La enseanza y repeticin se lleva a cabo normalmente con los siguientes pasos:1)dirigiendo al robot con unmovimientolento utilizando elcontrolmanualpara realizar la tarea completa y grabando los ngulos del movimiento del robot en los lugares adecuados para que vuelva a repetir el movimiento;2)reproduciendo y repitiendo el movimiento enseado;3)si el movimiento enseado es correcto, entonces se hace funcionar al robot a lavelocidadcorrecta en el modo repetitivo.Guiar al robot en movimiento lento, puede ser en general llevado a cabo de varias maneras: usando un joystick, un conjunto de botones (uno para cada movimiento) o unsistemade manipulacin maestro-esclavo.Los lenguajes de programacin de alto nivel suministran una solucin ms general para resolver el problema decomunicacinhombre-robot. En la dcada anterior, los robots fueron utilizados conxitoen reas tales comosoldadurapor arco voltaico opinturacon spray utilizando el guiado (Engelberger [1980]). Estas tareas no requiereninteraccinentre el robot y su entorno y pueden ser programadas fcilmente por guiado. Sin embargo, la utilizacin de robots para llevar a cabo las tareas requierentcnicasde programacin en lenguajes de alto nivel ya que el robot de la lnea deproduccinsuele confiar en la realimentacin de lossensoresy este tipo de interaccin slo puede solo puede ser mantenida pormtodosde programacin que contengan condiciones.Los lenguajes clsicos empleados eninformtica, como el FORTRAN, BASIC,PASCAL, etc., no disponen de las instrucciones ycomandosespecficos que necesitan los robots, para aproximarse a su configuracin y a los trabajos que han de realizar. Esta circunstancia, ha obligado a los constructores de robots e investigadores a disear lenguajes propios de la Robtica. Sin embargo, los lenguajes desarrollados hasta el momento, se han dirigido a un determinadomodelode manipulador y a una tarea concreta, lo que ha impedido la aparicin de lenguajes transportables entre mquinas y por lo tanto decarcteruniversal.Laestructuradel sistema informtico del robot vara notablemente, segn el nivel y complejidad del lenguaje y de labase de datosque requiera.

CLASIFICACIN DE LA PROGRAMACIN USADA EN ROBTICALa programacin empleada en Robtica puede tener un carcterexplcito, en el que el operador es el responsable de lasaccionesde control y de las instrucciones adecuadas que las implementan, o estar basada en la modelacin del mundo exterior, cuando se describe la tarea y el entorno y el propio sistema toma las decisiones.La programacin explcita es la utilizada en las aplicaciones industriales y consta de dos tcnicas fundamentales:A. Programacin Gestual.B. Programacin Textual.La programacin gestual consiste en guiar el brazo del robot directamente a lo largo de la trayectoria que debe seguir. Los puntos del camino se graban enmemoriay luego se repiten. Este tipo de programacin, exige elempleodel manipulador en la fase de enseanza, o sea, trabaja "on-line".En la programacin textual, las acciones que ha de realizar el brazo se especifican mediante las instrucciones de un lenguaje. En esta labor no participa la mquina (off-line). Las trayectorias del manipulador se calculan matemticamente con gran precisin y se evita elposicionamientoaojo, muy corriente en la programacin gestual.Los lenguajes de programacin textual se encuadran en varios niveles, segn se realice ladescripcindeltrabajodel robot. Se relacionan a continuacin, en orden creciente de complejidad:1. Lenguajes elementales, que controlan directamente el movimiento de lasarticulacionesdel manipulador2. Lenguajes dirigidos a posicionar el elemento terminal del manipulador.3. Lenguajes orientados hacia el objeto sobre el que opera el sistema.4. Lenguajes enfocados a la tarea que realiza el robot.

En la programacin de robots se trata de ensear al robot su ciclo de trabajo. Involucra definir los movimientos que tiene que cumplir el robot entre diferentes posiciones de trabajo. Usualmente, moviendo el robot en las posiciones deseadas y memorizndolas. Involucra interpretar la informacin dada por los sensores, actuar del efector final, mandar seales de control a otros equipos, comunicar con otros equipos y tomar decisiones sobre con respecto al ciclo de trabajo (aunque esto requiere un sistema de programacin ms avanzado, tipo computadora).Diferentes niveles de abstraccin para definir la tarea de un robot:

Se designan diferentes niveles en la programacin de robots, que van: Programacin por aprendizaje Programacin por primitivas de movimiento Programacin textual estructurada Programacin a nivel a tarea Inteligencia Artificial

Funcionalidades del sistema informtico: programacin, control automtico en tiempo real, comunicacin con el operador, con perifricos o con otros equipos Programacin mediante un editor y un traductor (compilador o intrpretes). Usualmente, apoyo de sistema de debugging y tratamiento de errores de ejecucin permitiendo Ejecucin paso a paso o/y en tiempo "ralentizado" Ejecucin inversa para regresar a un estado anterior Modificacin de programas y variables en lnea ("hot editing") Registro de la evolucin de la informacin de los sensores

Programacin por aprendizaje (por guiado)Consiste en desplazar un sistema de referencia asociado al efector final del robot de forma que se alcancen las configuraciones deseadas a la vez que se registran sus valores tiene sus inicios desde 1960s con los primeros robots industriales, de la cual se divide en dos tipos: Guiado pasivo: con sus manos, el programador posiciona el robot en la configuracin deseada y se registran las coordenadas Guiado activo: guiado mediante un puesto de mando ("teach pendant"), tal como un teclado, una botonera de programacin. Entre sus caractersticas destacan: Movimientos limitados a trayectorias sencillas (punto a punto, lnea rectas, arcos de crculo,) articulares joystick, Usualmente con botonera

Resultados y productos esperados: Los resultados son simples y concretos: Obtencin del nuevo lenguaje de programacin junto con su respectivo programa Publicacin de un libro donde se podr acceder a su estudio Uso del trabajo en las reas acadmicas, industriales, cientficasMedios de difusin: Ponencias cientficas Eventos cientficos El libro obtenido Identificacin y caracterizacin de la innovacin propuesta:Como se mencion anteriormente, el resultado ser un nuevo lenguaje que unificar los diferentes estilos de programacin (Por aprendizaje, por primitivas de conocimiento, textual estructurada, a nivel tarea) facilitando la tarea de programacin de los manipuladores, hacindolos ms eficaces, facilitando el estudio de stos, as como mejorando la produccin de las empresas que los usan.Consideraciones ticas: El mejoramiento (simplificacin) de los estudios establecidos sobre la programacin de tareas de los robots manipuladores supondra una aceptacin en la sociedad tecnolgica, escolar y cientfica ya que uno de los principales problemas a la hora de programar robots es la dificultad de disear los algoritmos de programacin, sobre todo si se trata de tareas complejas. Hoy en da se cuenta con diversos programas de programacin de robots, pero, no se cuenta con diversos mtodos para facilitar las tareas de programacin.

Cronograma:ActividadFecha InicioFecha FinProductos/Resultados

Seleccin del rea de investigacinSemana 1Semana 1-

Definir el tema de investigacinSemana 2Semana 2-

Investigar los problemas a resolver con la investigacinSemana 3Semana 3

Investigar artculos relacionados con el temaSemana 4Semana 4-

Definicin de los objetivos especficosSemana 5Semana 5-

Investigar los impactos de la investigacinSemana 6Semana 6-

Definir justificacionesSemana 7Semana 7-

Definir marco tericoSemana 8Semana 8

Realizar el bosquejo de la investigacinSemana 9Semana 9-

Iniciar cronogramaSemana 10Semana 10-

Profundizar el marco tericoSemana 11Semana 11-

Hacer presupuestoSemana 12Semana 12-

Presentacin del protocolo28 Mayo 201528 mayo de 2015-

Disear nuevo lenguajeSemana 30Semana 31Nuevo Lenguaje para la programacin de manipuladores

Poner en prctica ideasSemana 35Semana 36Verificacin de los tratados propuestos para su

Plasmar ideasSemana 40Semana 41Libro con las ideas probadas y terminadas

Presupuesto:sta investigacin es slo terica no hay modelos ni prototipos a desarrollar a lo largo de sta, slo supondr nuevas teoras. Pero, evidentemente tendr gastos, el cual ser el plasmado de las ideas en un libro, al que cualquiera que se interese por el tema tenga acceso. Adems de la promocin del mismo.Gastos de Inversin

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