Cuestionario de Robótica PDF

 

  MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA CIM

“CUESTIONARIO DE ROBÓTICA” 

PRESENTADA POR:

ISRAEL BONILLA BARTOLO-----BARTOLO-------------------------11TE0146* --11TE0146*

ELFEGO MORENO PERALTA PERALTA--------------------------------11TE0140* 11TE0140* JOSÉ MANUEL VELÁZQU VELÁZQUEZ EZ LEÓN-------LEÓN-----------11TE0086* ---11TE0086* PABLO TOMAS RAMIRO PATIÑO------------11TE0063*

RIGOBERTO ABAD MÉNDEZ----------MÉNDEZ-----------------11TE012 ------11TE0123* 3* LICENCIATURA EN:

INGENIERÍA INDUSTRIAL DE LA ESPECIALIDAD EN:

MANUFACTURA AVANZADA  ASESOR (A): 

I.I. ISRAEL ALARCÓN RAMOS Teziutlán, Puebla; Abril, 2015

 

CAPÍTULO 1 ROBÓTICA 1.1 ¿Qué es un robot? Es un manipulador multifuncional reprogramable, hace referencia a un dispositivo humanoide con cierto grado de inteligencia, que sustituye a las personas en la realización de tareas útiles y son controlados por medio de computadoras.

1.2 ¿Cuáles son los tipos de robots?  

Industriales: Servir un propósito universal y de mano de obra no calificada o semi-calificada, ejemplo: ejemplo: so soldar, ldar, pintar, realizar mecanizados.    No industriales   Usos Especiales: se emplea en ambientes distintos del entorno normal de una fábrica

1.3 Mencione algunas aplicaciones típicas de un robot industrial: Soldadura, pintura, ensamble y realizar mecanizados. mecanizados.

1.4 ¿Cuáles son las diferencias entre un robot y una máquina-herramienta CNC? Los robots pueden reentrenarse o reprogramarse con facilidad para realizar un sinfín de tareas, mientras que la CNC solo puede realizar una serie de labores muy limitada. Es decir lo que distingue un robot de una máquina CNC es el grado de reprogramabilidad.

1.5 ¿Cómo debe decidirse sobre el uso de un robot para un determinado trabajo? Todo dependerá de la acción a realizar, si se trata de objetos demasiado calientes o fríos, o de acuerdo a las dimensiones de las piezas a trabajar.

1.6 ¿Qué son las cuatro D de la robótica?  

Dirty-Sucia   Dull-Aburrida   Dangerous-Peligrosa   Difficult-Difícil

 

1.7 ¿Qué es R.U.R.? Obra de teatro “Rossum´s Universal Robots”.  

1.8 ¿Cuáles son las leyes de la robótica?  

Un robot no debe dañar a un ser humano ni, por su inacción, dejar que un ser humano sufra daño.   Un robot debe obedecer las órdenes que le son dadas por un ser humano, excepto si éstas entran en conflicto con la primera pr imera ley.   Un robot debe proteger su propia existencia, a menos que ésta entre en conflicto con las dos primeras leyes. Más tarde, Fuller introdujo una cuarta ley que dice:   Un robot podrá tomar el trabajo de un ser humano, pero no debe dejar a esta  persona sin empleo.

1.9 Anote las diferencias entre robots seriales y paralelos: Los Robots paralelos tienen una configuración como lo indica su nombre, en contraste con la estructura del tipo serial. En un robot serial la carga se distribuye en todas las juntas, así que cada motor debe generar una fuerza. fuerza. En un paralelo la carga se distribuye distribuye en todas las  patas. En cada pata la carga se distribuye entre las juntas pasivas y activas.

1.10 ¿Cuáles son los problemas de seguridad en el uso de robots? Pueden ser peligrosos porque son dispositivos extraordinariamente potentes, especialmente aquellos modelos que tienen gran capacidad y alcance.

 

CAPÍTULO 2 ROBOTS SERIALES 2.1 ¿Cuáles son los diferentes subsistemas de un sistema robótico? Un sistema robótico consiste en tres subsistemas:  

Subsistema de movimiento: es la estructura física del robot que realiza un movimiento deseado parecido al de los brazos humanos.   Subsistema de reconocimiento: utiliza diferentes sensores para recabar información sobre el propio robot, sobre cualquier objeto que va a ser manipulado y sobre el ambiente de trabajo, basándose en los datos de los sensores, este subsistema reconoce el estado del robot, el de los objetos y el del ambiente de trabajo.   Subsistema de control: regula el movimiento del robot con el fin de lograr una determinada tarea, usando la información proporcionada por el subsistema de reconocimiento.

2.2 ¿Por qué se usan transmisiones en un manipulador de robot? Porque estos elementos como su nombre lo dice transmiten el movimiento de motores y de actuadores a los eslabones del manipulador.

2.3 ¿Cuándo deberá darse preferencia a una polea de banda y no a los engranes? Cuando se requiera tener una mayor capacidad de carga y una vida útil más larga

2.4 ¿Cuáles son las ventajas de usar mecanismos y no otros arreglos de transmisión? Las principales ventajas de utilizar mecanismos es reducir el peso y exceso de flexibilidad de los elementos de transmisión de otros arreglos.

2.5 ¿Cuáles son las diferentes formas de clasificar un robot? A) Robots por aplicación  

Robots de ensamble: como su nombre lo dice están diseñados para trabajos de ensamble y no serán muy fácilmente adaptables para otras aplicaciones.   Robots de soldadura: robots diseñados para la soldadura de costuras, la unidad manipuladora independiente podría adaptarse para varias tareas.   Robots de trabajo pesado: manipulación de cargas pesadas.

B) Robots por sistemas de coordenadas: indica el volumen de coordenadas alcanzables por u punto en el efecto final, en vez de sus orientaciones.

 

  Cartesiano:

cuando el brazo del robot se mueve de manera rectilínea (en las coordenadas  x, y  y  z ); ); la coordenada  x  representa el desplazamiento,   y  la altura o elevación y z  el  el alcance del brazo.   Cilíndrico: las especificaciones de las coordenadas cambian de rectangulares a cilíndricas, es decir, ángulo ө, y la altura a ltura y radio z; el brazo se mueve con respec to del ángulo.

  Esférico

o polar: la posición del brazo se describe por medio de las coordenadas esféricas la rotación de la base, los ángulos de elevación y el alcance.   Articulado o de revoluta: el brazo del robot consiste en eslabones conectados por articulaciones de revoluta, son más sencillos de fabricar y mantener.

C) Robots por su sistema de potencia: los robots son accionados por energía eléctrica o energía de fluidos, dentro de esta categoría se encuentra los sistemas neumáticos, hidráulicos y eléctricos. D) Robots por el método de control: significa las estrategias de control de movimiento y la trayectoria del movimiento  

Servocontrolado/no servocontrolado:   Control de trayectoria: el robot se mueve a lo largo de una trayectoria continua con orientaciones específicas. E) Robots por método de programación: los robots pueden programarse de dos maneras online, donde se requiere el uso directo del robot y utilizar cajas de enseñanza para la  programación y la programación offline donde el robot puede seguir trabajando en una tarea particular mientras se prepara la programación de la siguiente tarea en una terminal de computación.

2.6 ¿Por qué se requiere ADC y DAC en robots? Porque el sistema de reconocimiento de un robot requiere de un Convertidor Analógico Digital (ADC), este dispositivo se comunica con los sensores y con el controlador del robot convirtiendo el voltaje creado en una señal digital, de manera que el controlador digital del robot pueda procesar esta información. También requiere de un Convertidor Digital Analógico (DAC) para convertir la señal digital del controlador del robot en una señal análoga para accionar los actuadores.

2.7 ¿Qué tipo de robot es conveniente para pintar una barra? ¿Por qué? El robot articulado o de revoluta, porque dependerá en qué posición se encuentra la barra horizontal o vertical, ya que el robot cartesiano solo sigue una caja rectangular.

 

2.8 ¿Cuál es la forma del volumen de trabajo del robot SCARA (figura 2.16) Dibújela

2.9 ¿Por qué están vacíos algunos volúmenes de trabajo? Son aquellas que están fuera del alcance del efector final del robot.

2.10 ¿Cuál es el significado completo de PUMA? PUMA= Programmable Universal Manipulator for Assembly (Manipulador Universal Programable para el Ensamble).

2.11 ¿Qué tipo de brazo básico tiene el robot PUMA? Manipulador robótico y sus partes equivalentes en el cuerpo humano

2.12 ¿Cuál es el tipo de control que es apropiado para operaciones de soldadura? Convertidor Digital Digital –  Analógico  Analógico (DAC).

 

CAPÍTULO 3 ACTUADORES 3.1 Mencione los componentes de un sistema actuador de una articulación Los componentes de un sistema actuador son: Una fuente de alimentación, un amplificador de potencia, un servomotor o motor, un sistema de transmisión. Sin embargo requiere de ciertas potencias para su funcionamiento tales como:            

La fuente primaria de potencia (electricidad, fluido presurizado o aire comprimido, etc.). La potencia de control de entrada (normalmente eléctrica). Potencia de entrada al motor (de tipo eléctrico, hidráulico o neumático). Salida de potencia de motor. Potencia mecánica que se requiere. Pérdida de potencia por disipación durante las conversiones realizadas por el amplificador, el motor y la transmisión. transmisión.

3.2 ¿Qué es un actuador? Es uno de los componentes básicos del robot. El conjunto de un motor, la transmisión y otros accesorios se le llama actuador; estos proporcionan el movimiento para el manipulador y para el efecto final. Se clasifican como neumáticos, hidráulicos o eléctricos, según su principio de operación.

3.3 Mencione los requerimientos de una actuador para aplicaciones robóticas. El actuador deberá tener las siguientes características en una aplicación robótica: baja inercia, alta relación de potencia-peso, posibilidad de sobrecarga y entrega de pares de torsión de impulsos, capacidad para desarrollar altas aceleraciones, amplios rangos de velocidad, alta precisión de posicionamiento, buena precisión de rastreo de trayectorias y  posicionamiento.

3.4 ¿Cuáles son los diferentes tipos de actuadores? Los tipos de actuadores son: actuadores neumáticos, actuadores hidráulicos, actuadores eléctricos.

 

3.5 Haga una lista de tres ventajas y tres desventajas de un actuador neumático. Ventajas  

Contienen pocas partes móviles, por lo que son muy confiables y reducen los costos de mantenimiento   Los componentes individuales pueden interconectarse fácilmente.    

Es la forma más económica de todos los actuadores. El aire comprimido puede almacenarse y transportarse fácilmente a través de largas distancias.

Desventajas  

Si existe la presencia de humedad en las unidades y se ha usado metales ferrosos,  podría ocasionar daños en los componentes individuales.   Si se usan topes mecánicos, la reanudación del sistema puede ser lenta.    No son convenientes para mover cargas pesadas bajo control preciso, debido a la compresibilidad del aire, por ello se requiere de más fuerza de la que normalmente se utiliza para asegurar que el actuador este en posición contra su tope en condiciones de caga.

3.6 Indique las aplicaciones típicas de los actuadores neumáticos. Realizar los movimientos de abrir y cerrar las mordazas en el sujetador (gripper) de un robot, o para su accionamiento de brazos de robot sencillos en aplicaciones donde el control continuo de movimiento no sea una preocupación.

3.7 ¿Por qué se prefieren actuadores neumáticos en robots de montaje de la industria? Porque la compresibilidad del aire en una actuador neumático impide daños debidos a sobrecarga y proporcionando el cumplimiento que puede ser requerido en muchas aplicaciones prácticas, además los sistemas neumáticos son comunes en toda la industria, ya que el personal que suple a otro esta frecuentemente muy familiarizado con la tecnologia.

3.8 ¿Por qué se necesita un tanque de almacenamiento en actuadores neumáticos? Por qué puede hacer muy rápida la apertura o cerrado de las válvulas de alimentación o desfogue.

3.9 ¿Que componente provee básicamente el movimiento mecánico? El sistema de transmisión es el componente que proporciona el movimiento mecánico.

 

3.10 ¿Cuándo se prefieren actuadores hidráulicos en los sistemas robóticos? Cuando se requieren aplicaciones de altas potencia, ya que los sistemas hidráulicos impulsan a los robots más fuertes y rígidos.

3.11 ¿Qué fluido es utilizado en actuadores hidráulicos y cuál es el rango de presión? El aceite, la presión normalmente está entre 70 y 170 bar.

3.12 Indique los diferentes tipos de actuadores hidráulicos. Actuadores de tipo cilindro y del tipo de motores de aletas y pistones.  

3.13 ¿Cuáles son los riesgos al usar actuadores hidráulicos?  

Hay un mayor riesgo de incendios, pueden darse fugas que causan perdidas de rendimiento y contaminación del área de trabajo.   Los cambios de temperatura alteran la viscosidad del líquido hidráulico aumentándola ocasionando el movimiento lento del robot.   Si no se encuentra protegida la fuente de alimentación, por un amortiguador acústico, puede ser ruidosa alrededor de 70 decibeles o más.

3.14 ¿Cuál es la función de la Válvula de Control de Direccional? La función de la válvula es controlar el fluido, junto con un depósito para almacenar el fluido, bombas para transportarlo y un acumulador para llevar a cabo los dictados del fluido sobre alguna carga forman un circuito hidráulico.

3.15 Indique las ventajas y desventajas de los motores eléctricos. Ventajas  

Amplia disponibilidad en el suministro de energía   Alta eficiencia en la conversión de la energía    

Cero contaminación en el ambiente de trabajo Son de fácil mantenimiento y reparación.   Los componentes estructurales pueden ser de peso ligero. Desventajas  

Un robot eléctrico frecuentemente requiere la incorporación de algún tipo de sistema de transmisión mecánica, esto agrega masa y movimiento que necesitan energía adicional, lo cual puede complicar el control.   Debido a la complejidad más alta del sistema de transmisión, se generan costos adicionales para su adquisición y mantenimiento.   Los motores eléctricos no son intrínsecamente seguros, por lo que no pueden ser utilizados en ambientes explosivos.

 

3.16 ¿Cuáles son los tipos de motores a pasos? Los tipos de motores a pasos son: reluctancia variable, los de imanes permanentes y los híbridos.

3.17 ¿Por qué se prefiere utilizar motores de CD como si fueran servomotores? Porque son fácilmente controlables con dispositivos electrónicos relativamente sencillos, además permiten una mayor salida de potencia con altas velocidades y puede dar una buena relación de potencia-peso.

3.18 Describa las diferencias funcionales entre motores a pasos, los CD y los CA. Los motores de CC/CD es necesario aplicar corriente continua o directa en el inducido y en el inductor. Formado por 2 circuitos eléctricos diferentes: Circuito Magnético y Circuito de la Armadura. La velocidad aumenta con la tensión aplicada. Los motores de CA operan mediante la aplicación de corriente aalterna. lterna. El rotor recibe una corriente inducida alterna, el estator es un campo magnético inducido. Para regular su velocidad de giro, se realiza a través de variadores electrónicos de frecuencia.

3.19 Dibuje una gráfica típica de velocidad/par torsor de un motor CD.

Volta Volt a e alto alto

Voltaje bajo

Velocidad de rotación

3.20 ¿Cómo se selecciona un motor? Tienen que tomarse en consideración factores como: precisión de posicionamiento, confiabilidad, velocidad de operación y costos.

 

3.21 Mencione tres empresas que fabrican tanto actuadores neumáticos como hidráulicos. ¿Cuáles son los precios de estos actuadores? ROTOK: Actuadores eléctricos, neumáticos e hidráulicos Aventics. Camozzi. Parker. 

Direct Industry: neumáticos e hidráulicos 

3.22 busque por lo menos tres fabricantes de motores eléctricos CD y AC ¿Cuáles son los precios? Siemens. Dayton. General Electric.

 

 

3.23 ¿Cuál es un valor típico de la constante de un motor? 3.24 Infórmese si existe algún software que pueda especificar un motor con base en los requerimientos de carga y la velocidad de un robot. Indíquelo. 3.25 encuentre dos empresas que fabriquen motores de accionamiento directo.

 

CAPÍTULO 4 SENSORES 4.1 Defina sensibilidad y linealidad. La sensibilidad se define como la proporción del cambio de salida a un cambio de entrada. A veces se usa para indicar el cambio más pequeño en la entrada que será observable como cambio de salida. La linealidad perfecta permitiría que se grafique la salida versus la entrada como línea recta en una hoja cuadriculada. La linealidad es una medida de la constancia de la proporción de salida y entrada. La fórmula de la ecuación seria: y = bx Donde la x es la entrada, y la salida y b es una constante. Si b es la variable, la relación no es lineal.

4.2 Distinga precisión de repetitividad. La precisión es una medida de a diferencia entre los valores medidos y reales. La repetitividad es una medida de la diferencia de valor entre dos mediciones sucesivas en las mismas condiciones y es un criterio mucho menos estricto que qu e la precisión. precisión.

4.3 Indique las características físicas en la selección de sensores. Tamaño y Peso

4.4 ¿Cuáles son los componentes fundamentales de un sensor? De algún elemento sensible a una magnitud física  En general todos constan de un circuito de lazo cerrado de emisión y recepción de la  propiedad física a medir, sea esta con umbral de d e sensibilidad o bien fija. Por ende consta también de un detector de umbral. Eventualmente posee amplificadores de señal. Y finalmente un conformador y una etapa de anti rebote o pasa banda.

 

4.5 ¿Por qué se usan los términos “interno” y “externo” para cclasificar lasificar sensores? 

Los sensores interno se emplean para monitorear el estado interno de un robot, es decir su  posición, velocidad, aceleración, etc. Los sensores externos se utilizan principalmente para saber más acerca del ambiente del robot, especialmente sobre los objetos que se va a manipular. Los cuales se pueden dividir en las siguientes categorías: Tipo de Contacto Tipo sin Contacto

4.6 Clasifique los sensores internos Sensores de posi po sición: ción: Lineal y Rotativo. Encoder incremental, Encoder absoluto, resolvers

Potenciómetro, LVDT, Sincronizadores y

Sensores de velocidad: Todos los sensores de posición, Tacómetro, Sensor de efecto HALL Sensores de aceleración: Todos los sensores de fuerza. Sensores de fuerza: Galgas extenso métricas, Interruptores de efecto Hall, Interruptores piezoeléctricos, detección con base en la corriente.

4.7 Mencione algunos sensores de velocidad. Todos los sensores de posición, Tacómetro, Sensor de efecto Hall

4.8 ¿Por qué no se prefieren los sensores de posición para velocidad y aceleración? Por qué impone una carga computacional sobre el controlador, que podrá estar ocupado por algunas otras operaciones.

4.9 ¿Existe alguna ventaja de los sensores externos sobre los internos? Para saber más acerca del ambiente del robot, especialmente sobre los objetos que se va a manipular

 

4.10 Mencione algunos tipos de sensores de contacto y sin contacto. Tipo de Contacto: Interruptores de  piezoeléctricos, transductores de presión.

límite,

Interruptores

neumáticos,

Sensores

Tipo sin contacto: sensores de proximidad, sensores de efecto Hall, Sensores de microondas, Sensores ultrasónicos, Sensores Laser, sensores de visión.

4.11 ¿Cuáles son las ventajas de sensores de proximidad capacitivos? La detección capacitiva se basa en la capacitancia dieléctrica.

4.12 ¿Qué es una visión de maquina? La visión de máquina se refiere a la detección de datos de visión y su interpretación por una computadora.

4.13 ¿Cuáles son los componentes principales de un sistema de visión? Es una cámara completa incluida en un equipo sensor.

4.14 ¿Cuál es el componente de sensor en un sistema de visión? La electrónica asociada, el formato de señales de salida y un lente.

4.15 ¿Cuáles son las dificultades típicas en un sistema de visión?  No puede representar o procesar de modo único todos los datos disponibles debido a  problemas computacionales como memoria y requerimientos de tiempo de procesamiento que se imponen a la computadora.

4.16 ¿Cuáles son las características que deberán de revisarse en la selección de un sensor? Rango, Sensibilidad, linealidad, Tiempo de respuesta, Precisión, Repetitividad, resolución, Tipo de salida

4.17 mencione por lo menos cinco empresas comerciales que fabrican diferentes tipos de sensores. Ordene los sensores según el nombre de cada compañía. Banner Engineering Corp. Sensores ultrasónicos, sensores de ranura, sensores de fibra óptica, sensores laser.

Direc Industry: Sensores presión

BALLUFF DE MÉXICO S.A. DE C.V. Sensores fotoeléctricos, sensores de visión, visión, sensores se nsores de campo magnético, sensores inductivos.

 

PILLAR MEXICANA, S.A. DE C.V. Sensores fotoeléctricos, fibra óptica, proximidad, de visión, de medición, ultrasónicos.

RECHNER SENSORS: Sensores Capacitivos, Inductivos, magnético-resistiv magnético -resistivo, o, calorimétrico, optoelectrico, conductivo

KAP Componentes Electricos: Sensor de proximidad magnético serie GL

4.18 ¿Cuáles Son Los Precios Típicos De Encoders. Generadores Tacómetros Y Acelerómetros? Encoders de efecto Hall: que son magnéticos y no les afecta la contaminación ambiental ni el exceso de calor $115.00 Encoder absoluto: el disco contiene co ntiene varias bandas dispuestas en forma de coronas Circulares concéntricas, dispuestas de tal forma que en sentido radial el rotor queda Dividido en sectores, con marcas opacas y transparentes codificadas en código gray. De $1,500 a $5,000 Encoder incremental este tipo de encoder se caracteriza porque determina su posición, contando el número de impulsos que se generan cuando un rayo de luz, es atravesado por marcas opacas en la superficie de un disco unido al eje. $1,000

4.19 ¿Cual Es El Precio De Una Cámara CCD? $819.00 $1050.00 $390.00 $930.00

 

4.20 Mencione una compañía fabricante de robots que implemente un sistema de visión en sus robots ISRA VISION