Unidad 1

INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA INDUSTRIAL

1.1 Conceptos

• ¿QUÉ ES UN ROBOT?

“Es un dispositivo

reprogramable y multifuncional diseñado

para mover materiales,

piezas, herramientas o dispositivos especializados

a través de movimientos

programados”

ROBÓTICA

Es una disciplina que combina todas aquellas actividades relacionados con el estudio, diseño, construcción, operación y mantención de robots.

¿Qué es el robot industrial?

Se entiende por Robot Industrial a un dispositivo de

maniobra destinado a ser utilizado en la industria y

dotado de uno o varios brazos, fácilmente

programable para cumplir operaciones diversas con

varios grados de libertad y destinado a sustituir la

actividad física del hombre en las tareas repetitivas,

monótonas, desagradables o peligrosas.

1.2 Justificación e Importancia

Los robots permiten

mejorar la calidad de vida de las personas

al reemplazarlas en la realización

de tareas repetitivas.

1. Incremento de la productividad 2. Ahorro de materias primas 3. Incremento de la calidad 4. Mejora de las condiciones de trabajo

1.3. Tipificación-clasificación de

diferentes robots

Dentro de las aplicaciones se puede observar los siguientes usos de los robots:

A. Robots Industriales.

B. Robots de Servicio.

C. Robots de Exploración.

A. ROBOTS INDUSTRIALES.

• Los robots

industriales se utilizan para realizar trabajos repetitivos, pesados o peligrosos.

• Utilizados principalmente en la industria automotriz.

Actualmente las tareas en las que se lleva a cabo la robotización son:

Manipulación

- Carga y descarga de máquinas

- Paletizado y transporte

- Embalado

Inspección y Medición

Procesado

- Mecanizado (Taladrado, pulido, desbarbado.)

- Pintura

- Soldadura (Por puntos, continua)

Ensamblado

B. ROBOTS DE SERVICIO.

Los robots de servicio ayudan a los hombres a realizar distintos tipos de labores. • Robots Médicos • Robots Domésticos • Robots de Ayuda a Discapacitados • Robots de Limpieza. • Robots de Vigilancia.

C. ROBOTS DE EXPLORACIÓN

• Permiten explorar lugares inaccesibles para el

hombre como por ejemplo otros planetas (ej.

Marte), el fondo del mar o la antártica.

1.4. Aplicaciones industriales

La implantación de un robot industrial en un determinado proceso exige un detallado estudio previo del proceso en cuestión, examinando las ventajas e inconvenientes que conlleva la introducción del robot. Será preciso siempre estar dispuesto a admitir cambios en el desarrollo del proceso primitivo (modificaciones en el diseño de piezas, sustitución de unos sistemas por otros, etc.) que faciliten y hagan viable la aplicación del robot. • Trabajos en fundición. • Soldadura. • Aplicación de materiales. • Aplicación de sellantes y adhesivos. • Alimentación de máquinas. • Procesado. • Corte. • Montaje. • Paletización. • Control de calidad.

1.5. Partes que integran un robot.

• Un robot está formado por los siguientes

elementos: estructura mecánica, transmisiones, sistema de accionamiento, sistema sensorial, sistema de control y elementos terminales.

Estructura mecánica de un robot

Mecánicamente, un robot está formado por una serie de elementos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos. La constitución física de la mayor parte de robots industriales guarda cierta similitud con la anatomía del brazo humano, por lo que en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen el robot, se usan términos como cuerpo, brazo, codo y muñeca.

El movimiento de cada articulación puede ser de desplazamiento, de giro, o de una combinación de ambos.

• Actuadores

Los actuadores tienen por misión generar el movimiento de los elementos del robot según las

órdenes dadas por la unidad de control. Los actuadores utilizados en robótica pueden

emplear energía neumática, hidráulica y eléctrica.

• Transmisiones y Reductores

Las transmisiones son los elementos encargados de transmitir el movimiento desde los actuadores hasta las articulaciones. Se incluirán junto con las transmisiones a los reductores, encargados de adaptar el par y la velocidad de la salida del actuador a los valores adecuados para el movimiento de los elementos del robot.

• Sensores internos

Para conseguir que un robot realice su tarea con la adecuada precisión, velocidad e inteligencia, será preciso que tenga conocimiento tanto de su propio estado como del estado de su entorno. La información relacionada con su estado (fundamentalmente la posición de

sus articulaciones) la consigue con los denominados sensores internos, mientras que la que se refiere al estado de su entorno, se adquiere con los sensores externos

• Elementos terminales

Los elementos terminales, también llamados efectores finales (end effector) son los encargados de interaccionar directamente con el entorno del robot. Pueden ser tanto elementos de aprehensión como herramientas.

1.6. Sistemas de control y drives

• Los sistemas de control (también llamados automatismos) son sistemas capaces de captar información del entorno (luz, temperatura, contacto, presencia, humedad, presión, velocidad, etc.), y en función de los datos que recibe, realizar alguna acción.

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE

CONTROL.

Sensor. El sensor se encarga de captar alguna magnitud del entorno (luz,

temperatura, presencia, presión, etc.) para transformarla en una señal eléctrica (señal de entrada).

Referencia. Es el valor fijado para ser comparado con la señal de entrada (también se denomina señal de referencia o punto de ajuste).

Elementos de control.

− Comparador: Compara la señal de entrada con la referencia. Permite determinar si la señal de entrada supera el umbral o referencia fijado

− Controlador: Permite controlar la activación o desactivación del actuador, en función de la señal de control obtenida mediante comparación de la señal de entrada con la señal de referencia.

Actuador. Elemento que actúa, es decir, que realiza la acción, y corrige la variable controlada

Variable controlada. Magnitud del entorno monitorizada y controlada por el sistema de control, para actuar en función de su valor .

Realimentación. Vigilancia continuada de la variable controlada por parte del sensor, para poder detectar cualquier cambio.

1.7. Lenguajes de programación CNC

y PLC

• El control numérico

se puede definir de una forma genérica como un dispositivo de automatización de una máquina que, mediante una serie de instrucciones codificadas (el programa), controla su funcionamiento.

• Un PLC es un dispositivo electrónico programable por el usuario destinado a gobernar máquinas o procesos lógicos y/o secuenciales.

1.8. Robótica y el paradigma de la

calidad

Los beneficios de la utilización de robots en las líneas de producción son variados. El primer y el más claro de los

beneficios de los robots es la consistencia de la calidad.

Con un sistema automatizado completo, a cada producto que viene de la línea de producción se le

puede garantizar la autenticidad de su calidad. La aceptación y satisfacción de los clientes se verá definitivamente incrementada si los consumidores saben que pueden confiar en un producto y en su construcción, el cual no está sujeto a error humano.

Unidad 2

PRINCIPIOS DE LA PROGRAMACIÓN DE ROBOTS

Una de las más conocidas formas de clasificación es la determinada por su arquitectura.

Cabe decir que pese a que la clasificación anterior es la más conocida, existen otras no menos importantes. De acuerdo a esta posición los robots han sido clasificados de acuerdo a:

1) su generación. 2) su nivel de inteligencia. 3) su nivel de control. 4) su nivel de lenguaje de programación

2.1-CLASIFICACION DE LOS ROBOTS

• Los robots móviles están provistos de patas, ruedas u orugas que los capacitan para desplazarse de acuerdo su programación. Se utilizan robots de este tipo para la investigación en lugares de difícil acceso o muy distantes, como es el caso de la exploración espacial y las investigaciones o rescates submarinos.

Móviles

• Robots caracterizados principalmente por sus sistema de locomoción que imita a diversos seres vivos. Los androides también podrían considerarse robots zoomórficos.

ZOOMORFICOS

• Los robots médicos son, fundamentalmente, prótesis para disminuidos físicos que se adaptan al cuerpo y están dotados de potentes sistemas de mando. Con ellos se logra igualar con precisión los movimientos y funciones de los órganos o extremidades que suplen

MEDICOS

• Los robots industriales son artilugios mecánicos y electrónicos destinados a realizar de forma automática determinados procesos de fabricación o manipulación. Son en la actualidad los más frecuentes. Japón y Estados Unidos lideran la fabricación y consumo de robots industriales siendo Japón el número uno.

INDUSTRIALES

• Dispositivos robóticos con brazos manipuladores y sensores con cierto grado de movilidad, controlados remotamente por un operador humano de manera directa o a través de un ordenador.

• Cualquiera que sea su clase, son generalmente muy sofisticados y extremadamente útiles en entornos peligrosos tales como residuos químicos y desactivación de bombas.

TELEOPERADORES

• Estos robots corresponden a aquellos de difícil clasificación cuya estructura resulta de una combinación de las expuestas anteriormente.

HÍBRIDOS

Normativa internacional ISO 10218 :1992. A grandes rasgos contiene la siguiente información: una sección sobre el análisis de la seguridad, la definición

de riesgos y la identificación de posibles fuentes de peligros o accidentes. Contiene además una

sección sobre diseño y fabricación, que dedica un breve análisis al diseño de sistemas robotizados,

teniendo en cuenta aspectos mecánicos, ergonómicos y de control.

2.2.-SEGURIDAD

Normativa americana ANSI/RIA R15.06-1992.

Es relativamente breve. Pero presenta algunas

características que merecen destacarse.

Por ejemplo, la inclusión, en el apartado sobre la definición de riesgos, de algunos incidentes que versan sobre la probabilidad de la aparición de un accidente y la severidad del posible daño físico a una persona, dependientes del nivel de experiencia del operador y la frecuencia en la que éste se encuentra en zona de peligro.

• 6.3 Normativa europea EN 775 y española UNE-EN 775

• El Comité Europeo de Normalización (CEN) aprobó en el año 1992 la normativa EN 775, adaptación de la norma intencional ISO 10218 :1992. A su vez la Asociación Española de Normalización (AENOR) adoptó en marzo de 1996 esta normativa (traducida al español) denominándose UNE-EN 775 y que lleva por título: “Robots manipuladores industriales. Seguridad” [UNE96].

Determinación de los límites del sistema: intención de uso, espacio y tiempos de trabajo, etc.

Identificación y descripción de todos aquellos peligros que pueda generar la máquina durante las fases de trabajo. Se deben incluir los riesgos derivados de un trabajo conjunto entre la máquina y el ordenador y los riesgos derivados de un mal uso de la máquina.

Definición del riesgo de que se produzca el accidente. Se definirá probabilísticamente en función del daño físico que pueda producir.

Comprobar que las medidas de seguridad son adecuadas.

Planificación de la seguridad

• Supervisión del sistema de control:

• Paradas de emergencia:

• Velocidad máxima limitada

• Detectores de sobreesfuerzo:

• Códigos de acceso:

• Frenos mecánicos adicionales:

• Comprobación de señales de autodiagnóstico

SEGURIDAD EN EL DISEÑO

• Barreras de acceso a la célula:

• Dispositivos de intercambio de piezas:

• Movimientos condicionados:

• Zonas de reparación

• Condiciones adecuadas en la instalación auxiliar

SEGURIDAD EN LA CELDA

• Abstenerse de entrar en la zona de trabajo

• Señalización adecuada:

• Prueba progresiva del programador del robot:

• Formación adecuada del personal que manejará la planta

SEGURIDAD AL PROGRAMAR

La programación empleada en Robótica puede tener un carácter explícito, en el que el operador es el responsable de las acciones de control y de las instrucciones adecuadas que las implementan, o estar basada en la modelación del mundo exterior, cuando se describe la tarea y el entorno y el propio sistema toma las decisiones.

La programación explícita es la utilizada en las aplicaciones industriales y consta de dos técnicas fundamentales:

Programación Gestual. Programación Textual.

2.3.-PROGRAMACION DE ROBOTS

• Este tipo de programación, el propio brazo interviene en el trazado del camino y en las acciones a desarrollar en la tarea de la aplicación. Esta característica determina, inexcusablemente, la programación "on-line".

• La programación gestual se subdivide en dos clases:

• Programación por aprendizaje directo.

• Programación mediante un dispositivo de enseñanza.

PROGRAMACION GESTUAL

• El programa queda constituido por un texto de instrucciones o sentencias, cuya confección no requiere de la intervención del robot; es decir, se efectúan "off-line". Con este tipo de programación, el operador no define, prácticamente, las acciones del brazo manipulado, sino que se calculan, en el programa, mediante el empleo de las instrucciones textuales adecuadas

PROGRAMACION TEXTUAL

CLASIFICACION SEGÚN EL

PROCEDIMIENTO UTILIZADO

PROGRAMACION POR GUIADO

PALETA DE PROGRAMACION O TEACH

PENDANT

TIPOS DE PROGRAMACION TEXTUAL

2.4.-REALIZACION DE UNA TAREA

ESPECIFICA

FORMA TEXTUAL

Cara y descarga de maquinas herramientas Manejo de materiales: • Transferencia • Paletizado Soldadura por: • Resistencia • Arco • Laser Corte por plasma Pegamentos y selladores Inspección

TAREAS ESPECIFICAS:

FUENTES CONSULTADAS

• Renteria, C. «Robótica Industrial, Fundamentos y Aplicaciones, ed Mc Graw Hill, España, 2000.

• Ferre M. R. «La Fábrica Flexible», ed. Marcombo, España, 1998.

• Maynard, «Manual de Ingeniería Industrial», ed. Mc Graw Hill. México, 1996.