Robotica Industrial

CONCEPTOS BÁSICOS ROBÓTICA. Ciencia o rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia.

ROBOT. Manipulador automático controlado, reprogramable, capaz de posicionar y orientar piezas, dispositivos especiales. Tienen la forma de uno o varios brazos terminados en una muñeca.

ROBOT INDUSTRIAL. Manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas. El robot industrial posee ciertas características antropomórficas, la más común es de un brazo mecánico.

EFECTOR. Dispositivo que produce determinados efectos en el entorno, bajo el control del robot. Se utilizan principalmente de dos maneras: * Modificar la ubicación del robot respecto de su ambiente. * Desplazar otros objetos del entorno (Manipulación).

MANIPULADOR. Son sistemas mecánicos multifuncionales, con un sencillo sistema de control, que permite gobernar el movimiento de sus elementos.

GRADOS DE LIBERTAD. Hablar de "grados de

libertad“

decir número y ti po de movimientos del manipulador.

equivale a

RESEÑA HISTÓRICA DE LA ROBÓTICA 

1921. Karel Capek emplea por primera vez la palabra checa

“robota ”.



1938. Los americanos Willard Pollard y Harold Roselund fabrican la

primera maquina para pintar con spray. 

1942. Isaac Asimov publica las tres leyes de la r obótica.



1951. Raymond Goertz diseña el primer brazo mecánico manejado a

distancia para la Comisión de la Energía Atómica.



1954. George Devol diseña el primer robot programable comercial. Se

comercializaría a partir de 1961. 

1959. Sale al mercado el primer robot comercial.



En 1969, Víctor Scheinman en la Universidad de Stanford inventó el brazo Stanford.





1976. El robot de la NASA “Vinking II” Aterriza en Marte. 1986. HONDA, la empresa Japonesa inicia un proyecto para construir un robot humanoide.

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1999. SONY lanza "Aibo" un perro-robot.



2000. SONY presenta un pequeño humanoide en la “Robodex 2000 ”.



2003. Aquel robot humanoide de SONY, Qrio, se convierte en el primer humanoide comercial completamente autónomo capaz de

correr. 

2004. Primera edicion del “ Darpa Grand Challenge ”.

TIPOS DE ROBOTS 

Robot Industrial



Robot Inteligente

COMPONENTES DE LOS ROBOTS El componente principal lo constituye el manipulador, el cual consta de varias articulaciones y sus elementos.

Las partes que conforman el manipulador reciben los nombres de:

cuerpo, brazo, muñeca y efector final (Gripper).

Además del manipulador, los otros elementos que forman parte del robot son: Controlador, mecanismos de entrada y salida de datos y

dispositivos especiales.

CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS INDUSTRIALES 

ROBOTS DE PRIMERA GENERACIÓN.



ROBOTS DE SEGUNDA GENERACIÓN.



ROBOTS DE TERCERA GENERACIÓN.

TIPOS DE CONFIGURACIONES PARA ROBOTS INDUSTRIALES El brazo del manipulador puede presentar cuatro configuraciones clásicas: cartesiana, la cilíndrica, la polar y la angular.

Configuración cartesiana





Configuración cilíndrica



Configuración polar

OPERACIONES DE LA ROBÓTICA INDUSTRIAL 

Carga y descarga de materiales en sistemas tipo AS/RS



Otras operaciones de manejo de materiales realizadas por robots incluyen empaque (en tarimas o pallets).



Transporte de m ateriales

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Operaciones de ensamble automatizado

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Soldadura



Las aplicaciones de soldadura realizadas por robots son muy comunes en la industria automotriz.



Así como para la aplicación de diversos tipos de resinas.



También ciertas operaciones de mecanizado tales como la eliminación del exceso de material de una pieza utilizando para ello una herramienta de corte y otras aplicaciones.

ESTRUCTURA MECÁNICA DE UN ROBOT •

Tipos de articulaciones:

•

Empleo de diferentes combinaciones de articulaciones en un robot, implica: – –

Diferentes configuraciones Tener en cuenta las característica específicas del robot a la hora del diseño y construcción del mismo, y del diseño de las aplicaciones.

•

Elementos terminales Son los encargados de interaccionar directamente con el entorno del robot. Pueden ser tanto elementos de aprehensión como herramientas. Normalmente son diseñados específicamente para cada tipo de trabajo. •

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•

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Volumen de trabajo Volumen espacial al que puede llegar el extremo del robot. Volumen determinado por: el tamaño, forma y tipo de los segmentos que integran el •

•

•

•

robot. Las limitaciones de movimiento impuestas por el sistema de control.

TRANSMISIONES Y REDUCTORAS: •

Transmisiones: elementos encargados de transmitir el movimiento desde los actuadores hasta las articulaciones.

•

Reductoras o engranajes: elementos 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. Generalmente se reduce la velocidad del actuador (de ahí el nombre).

ACTUADORES •

•

•

Los actuadores generan el movimiento de los elementos del r obot La mayoría de los actuadores simples controlan únicamente 1 GDL (izq-der, arriba-abajo) Un cuerpo libre en el espacio en general se representa mediante 6 variables de estado: 3 de traslación (x,y,z) •

•

•

3 de orientación (P.ej. Los ángulos de Euler).

No siempre Nº GDL = Nº Variable s estado. •

•

•

Para la representación de la posición de un automóvil se usan 3 variables de estado: 2 de traslación (x,y) y 1 de orientación. Sin embargo, sólo tiene 2 GDL: acelerad or (adelante y atrás) y dirección (volante). Luego hay movimientos impos ibles (movimiento lateral).

ACTUADORES ELÉCTRICOS •

•

Interacción entre dos campos magnéticos (uno de ellos al menos, generado eléctricamente) provoca movimiento. Los motores de corriente continua (DC) son los más utilizados en la potencia/peso, actualidad debido a su facilidad de control, mayor rendimiento , precio, etc. Controlados por inducido (usado en robótica) Controlados por excitación La velocidad de giro es (en iguales condiciones de carga) proporcional al voltaje. •

•

•

•

Eficientes para girar con poco par y gran velocidad : añadiendo una reductora se consigue más par aunque menos velocidad.

ACTUADORES HIDRÁULICOS •

•

•

Ejercen presiones aplicando el principio de la prensa hidráulica de Pascal. Fluido que circula por tuberías a presión.

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Útil para levantar grandes cargas. Se controlan con servoválvulas que controlan el flujo que circula.

•

Servoválvula: Motor eléctrico de baja velocidad y alto t orque.

•

El flujo mueve un pistón (lineal).

•

El movimiento lineal puede pasarse a rotacional con una biela.

•

Problemas: mantenimiento Complejos, (fugas).

peligrosos

(inflamables),

difícil

ACTUADORES HIDRÁULICOS

ACTUADORES NEUMÁTICOS •

Fluido compresible: generalmente aire.

•

Suelen mover pistones lineales.

•

Se controlan con válvulas neumáticas.

•

Son muy seguros y robustos.

•

Poca exactitud en la posición final: típicamente para todo/nada.

•

Pinza de sólo dos posiciones: abierta/cerrada.

•

Difíciles de controlar: •

Aire es demasiado compresible.

•

Presión del compresor inexacta.

ACTUADORES NEUMÁTICOS

TABLA RESUMEN Neumático Energía

Opciones

Ventajas

Aire a presión (5-10 bar) •

•

Cilindros Motor de paletas

•

Hidráulico •

Aceite mineral (50-100 bar)

•

Cilindros Motor de paletas

Motor de pistón

•

•

Baratos

•

•

•

•

Motor de pistones axiales

•

Motor paso a paso

•

Rápidos

•

Precisos

Rápidos

•

Alta relación potencia-peso

•

Fiables

Sencillos

•

Autolubricantes

•

Fácil control

Robustos

•

Alta capacidad de carga

•

Sencilla instalación

•

Silenciosos

•

Potencia limitada

Dificultad de control

continuo Instalación espacial (compresor, filtros) •

•

Corriente eléctrica

Corriente continua Corriente alterna

Estabilidad frente a cargas estáticas •

•

•

•

•

Desventajas

Eléctrico

Ruidosos

•

Difícil mantenimiento

Instalación especial (filtros, eliminación aire) •

•

Frecuentes fugas

•

Caros

•

SENSORES •

•

•

•

•

Los sensores son los dispositivos que permiten a un robot percibir su entorno. Un sensor es un transductor que convierte algún fenómeno físico en señales eléctricas que el micro-procesador del robot puede leer. La misma propiedad física puede medirse por varios sensores. En general son limitados e inexactos. La sensorización de un robot implica diversas disciplinas: Electrónica: Un sensor de colisión (detectar si pasa o no corriente) Procesamiento de señales: Un micrófono (separar la voz del ruido) Informática: Una cámara devuelve un imagen (reconocer los objetos que la forman) •

•

•

CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES •

Vamos a clasificar los sensores en dos grandes grupos: Sensores internos: Nos da información sobre el propio robot. Sensores externos: Nos da información sobre el entorno del robot. •

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•

Otra clasificación: Sensores pasivos: Miden señales del entorno. Sensores activos: Producen un estímulo y miden su interacción en el entorno. El sensor consta de un emisor y un receptor. •

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•

•

Necesitan más energía y en general más complejidad.

SENSORES INTERNOS Funcionamiento incremental •

de

un

codificador

óptico

SENSORES INTERNOS •

Velocidad Miden la velocidad (generalmente angular) Eléctricos: Dinamo (Una bobina que gira perpendicularmente a un campo magnético) Ópticos: Usan los sensores de posición, derivando para calcular la velocidad Aceleración Usan la inercia: un muelle que se estira Cada vez se usan más (uso clásico: aviones) •

•

•

•

•

•

•

•

•

Problema de oscilación (falsas medidas).

SENSORES EXTERNOS •

Proximidad •

Son usados para determinar la presencia de objetos cercanos. Existen muchos tipos: •

Ultrasonidos Magnéticos

•

Inductivos

•

Micro-ondas

•

Ópticos

•

•

Capacitivos

SENSORES EXTERNOS •

Ópticos Muy utilizados en aplicaciones industriales Se utilizan para: •

•

• •

•

•

Detectar la presencia de objetos Medir la distancia a los objetos Detección de características: encontrar una m arca, seguir una línea, etc. Lectura de códigos de barras

GRACIAS DE CAMBIE ANTEMANO Y QUE ESTA EXPOSION SU FORMA DE PENSAR DE NOSOTROS LOS ROBOT…..