clase 03 robotica industrial
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ARQUITECTURA
DEL ROBOT
ESPE
Ing. Alexander Ibarra J. MGs.
2015
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PARTES DE UN ROBOT
Los robots disponen de cuerpo rgido, en el que hay eslabones con movimiento.
Los eslabones se unen entre s mediante articulaciones, que permiten el movimiento.
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La constitucin fsica de la mayor parte de los robots industriales guarda
cierta similitud con la anatoma de las extremidades superiores del cuerpo
humano, por lo que, en ocasiones, para hacer referencia a los distintos
elementos que componen el robot, se usan trminos como cintura,
hombro, brazo, codo, mueca, etc.
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ESQUEMA GENERAL DE UN ROBOT
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ELEMENTOS DE UN ROBOT
ARMAZN, estructura externa o "cuerpo": Compone la
forma fsica del robot, su "caparazn o carcaza", elementos de soporte (como los huesos) y todo tipo de estructura asociada al robot.
SENSORES, TRANSDUCTORES: Un sensor o transductor es un elemento que convierte un tipo de estmulo en una forma de energa (en nuestro caso elctrica) diversa a la fuente original. Los ojos, por ejemplo, convierten los fotones de ciertas longitudes de onda en estmulos elctricos interpretados por el cerebro como colores.
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ELEMENTOS DE CONEXIN INTERNA O "NERVIOS": Componen los elementos que interconectan los "sentidos" con el sistema de control o "cerebro", u otros elementos entre si. Generalmente se usan cables de cobre, pero tambin pueden ser usadas soluciones elctricamente activas o elementos mecnicos.
SISTEMAS DE CONTROL O "CEREBRO": Es el centro de control y modulacin del movimiento del robot. Generalmente son usados sistemas microcontrolados, sin embargo, existe otro tipo de sistemas con los cuales se puede realizar el control incluyendo controles no electrnicos como los neumtico-mecnicos.
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COMPONENTES DEL ROBOT
Para enviar instrucciones al controlador y para dar de alta programas de
control, comnmente se utiliza una computadora. Es necesario aclarar
que algunos robots nicamente poseen uno de estos componentes. En
estos casos, uno de los componentes de entrada y salida permite la
realizacin de todas las funciones ya sea el caso del teach pendant o de
la computadora.
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Los robots tienen los siguientes subsistemas principales:
Estructura mecnica Transmisiones Reducciones Sistema de accionamiento (actuadores)
Sistema sensorial (sensores)
Elementos terminales o efectores finales
Sistema de control (controlador)
Alimentacin
Sistema de comunicacin con el operador
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La funcin del controlador es gobernar el trabajo de los
actuadores (los dispositivos que originan el movimiento)
y de las transmisiones y reducciones (modificadores
del movimiento). La alimentacin proporciona la energa
necesaria para todo el sistema, los sensores reciben la
seal de realimentacin procedente de los actuadores
pasando la informacin al controlador, que debe calcular la
correccin del error.
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A continuacin se describen las caractersticas ms relevantes
propias de los robots :
Grados de libertad
Espacio de trabajo
Precisin de los movimientos
Capacidad de carga
Velocidad
Tipo de actuadores
Programabilidad
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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.
Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada
articulacin se denomina grado de libertad (GDL).
Observando los movimientos del brazo y de la mueca, podemos
determinar el nmero de grados de libertad que presenta un robot.
Generalmente, tanto en el brazo como en la mueca, se encuentra un
abanico que va desde uno hasta los tres GDL. Los grados de libertad del
brazo de un manipulador estn directamente relacionados con su anatoma
o configuracin.
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El movimiento de la articulacin puede ser:
De desplazamiento
De giro
Combinacin de ambos
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 precisar al
menos seis grados de libertad.
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Las dimensiones de los elementos del manipulador, junto a los grados de
libertad, definen la zona de trabajo del robot, caracterstica fundamental
en las fases de seleccin e implantacin del modelo adecuado.
La zona de trabajo se subdivide en reas diferenciadas entre s, por la
accesibilidad especifica del elemento terminal. Tambin queda restringida
la zona de trabajo por los limites de giro y desplazamiento que existen en
las articulaciones.
El volumen de trabajo de un robot se refiere nicamente al espacio dentro
del cual puede desplazar el extremo de su mueca. Para determinar el
volumen de trabajo no se toma en cuenta el actuador final. La razn de
ello es que a la mueca del robot se le pueden adaptar grippers de
distintos tamaos.
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Para determinar el volumen de trabajo de un robot industrial, el fabricante generalmente indica un plano con los lmites de movimiento que tiene cada una de las articulaciones del robot (hoja tcnica del manipulador), como en el siguiente caso:
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La exactitud se refiere a la capacidad de un robot para situar el extremo de su mueca en un punto sealado dentro del
volumen de trabajo. Mide la distancia entre la posicin
especificada, y la posicin real del efector terminal del robot,
mantiene una relacin directa con la resolucin espacial.
Un robot presenta una mayor exactitud cuando su brazo opera
cerca de la base. A medida que el brazo se aleja de la base, la
exactitud se ir haciendo menor. Esto se debe a que las
inexactitudes mecnicas se incrementan al ser extendido el
brazo. Otro factor que afecta a la exactitud es el peso de la
carga; las cargas ms pesadas reducen la exactitud
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La repetibilidad, se refiere a la capacidad del robot de regresar al punto programado las veces que sean necesarias. Esta magnitud
establece el grado de exactitud en la repeticin de los movimientos de
un manipulador al realizar una tarea programada, Posicin HOME.
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Corresponde al peso, en kilogramos, que puede transportar
la garra del manipulador. A veces, este dato lo proporcionan
los fabricantes, incluyendo el peso de la propia garra.
En modelos de robots industriales, la capacidad de carga de
la garra puede ser variada teniendo en la actualidad una
capacidad mxima de 1 tonelada.
La capacidad de carga es una de las caractersticas que ms
se tienen en cuenta en la seleccin de un robot, segn la
tarea a la que se destine.
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Se refiere a la velocidad mxima alcanzable por el TCP (Tool
Center Point) o por las articulaciones. En muchas ocasiones, una
velocidad de trabajo elevada, aumenta extraordinariamente el
rendimiento del robot, por lo que esta magnitud se valora
considerablemente en la eleccin del mismo.
En tareas de soldadura y manipulacin de piezas es muy
aconsejable que la velocidad de trabajo sea alta. En pintura,
mecanizado y ensamblaje, la velocidad debe ser media e incluso
baja.
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Los elementos motrices que generan el movimiento de las articulaciones segn la energa que consuman pueden ser :
DE TIPO HIDRULICO.- el sistema de impulsin hidrulica es en la que se utiliza un fluido, generalmente un tipo de aceite, para que el robot pueda
movilizar sus mecanismos. La impulsin hidrulica se utiliza para robots
grandes, los cuales presentan menor velocidad y mayor resistencia
mecnica.
DE TIPO ELECTRICO.- se usa la energa elctrica para que el robot ejecute sus movimientos. La impulsin elctrica se utiliza para robots de tamao
mediano, pues stos no requieren de tanta velocidad ni potencia , los robots
que usan la energa elctrica se caracterizan por una mayor exactitud y
repetibilidad.
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DE TIPO NEUMATICO.- se utiliza aire comprimido el cual es
abastecido por un compresor, dicho aire viaja a travs de
mangueras, los robots que funcionan con impulsin neumtica
estn limitados a operaciones como la de tomar y situar
ciertos elementos al altas velocidades pero a baja fuerza.
Los actuadores generan el movimiento de los elementos del robot La mayora de los actuadores simples controlan nicamente 1 GDL (izq-der, arriba-abajo).
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