José Carlos Alvarez Merino

José Carlos Alvarez Merino alvarezjcar@hotmail.com
Robótica industrial. José Carlos Alvarez Merino

Robots. “Los robots actúan en el posicionamiento y transporte de piezas y en sistemas de medición de la calidad, entre otros. Los robots pueden aun ser de intervención, cuando actúan en sustitución al operador humano, normalmente en ambientes hostiles como soldadura, fundición, en prospección de petróleo, e inspección en ductos y plataformas submarinas, entre otras.” (Sima, 1995) José Carlos Alvarez Merino

ESQUEMA BÁSICO DE UN ROBOT
Dispositivo mecánico, actuadores (motores), sensores de movimiento (internos), sensores ambientales (externos) y el sistema de control. José Carlos Alvarez Merino José Carlos Alvarez Merino

Robots. Dispositivo mecánico: * Brazo y el efector final (intercambiable). * El aumento del número de articulaciones aporta mayor maniobrabilidad pero dificulta el problema del control por acumulación de errores. José Carlos Alvarez Merino José Carlos Alvarez Merino

Robots. Actuadores: “generalmente, motores eléctricos, hidraúlicos o neumáticos o aun pistones hidraúlicos o neumáticos” (Sima, 1995) * Fuerzas o pares; hidraúlicas, neumáticas, motores eléctricos. José Carlos Alvarez Merino José Carlos Alvarez Merino

Robots. Sistema de control ó unidad de comando.- “Está provista de herramientas de programación poderosas que permiten la optimización de movimientos y rutas, el auto-aprendizaje, y la adaptación a los cambios de las condiciones ambientales, entre otras son funciones comunmente programadas en los robots industriales” (Sima, 1995) José Carlos Alvarez Merino José Carlos Alvarez Merino

Robots. Sistema de control … Nivel inferior: tareas de servocontrol y supervisión de las articulaciones, la velocidad debe ser pequeña. Segundo Nivel: generación de trayectorias, la evolución del órgano terminal cuando se desplaza de una posición a otra. Niveles superiores: comunicación con el usuario, interpretación de los programas, percepción sensorial y planificación. José Carlos Alvarez Merino José Carlos Alvarez Merino

Robots. Sensores de movimiento (internos): Posición y velocidad de las articulaciones (potenciometros, encoders ópticos, tacómetros). José Carlos Alvarez Merino

Robots. Sensores ambientales (externos): Coordinar las operaciones del robot con otros equipos en la célula. Sensores táctiles (contacto y fuerza) Sensores de proximidad (cercanía a objetos x rebote señales) Sensores ópticos que detectan presencia o ausencia de objetos (fotocélulas) detectan presencia o ausencia de objetos. José Carlos Alvarez Merino

Tipos de robots industriales.
Robots manipuladores. Robots de transporte. Robots de medición. Robots interventores (autómatas). José Carlos Alvarez Merino

Robots Móviles. Que el robot tenga la suficiente inteligencia como para reaccionar y tomar decisiones basándose en observaciones de su entorno. Una vez realizada la planificación de la trayectoria, es necesario planificar movimientos concretos y controlar dichos movimientos para mantener el vehículo en la trayectoria planificada. José Carlos Alvarez Merino José Carlos Alvarez Merino

Robots autónomos y telerrobótica
Robots teleoperados.- Las tareas de percepción del entorno, planificación y manipulación compleja son realizados por humanos para trabajos en una localización remota, en tareas difíciles de automatizar. Robots de funcionamiento repetitivo.- empleados en cadenas de producción industrial Robots autónomos o “Inteligentes”.- los más evolucionados desde el punto de vista del procesamiento de la información, pero todavía no se han empleado de manera masiva. José Carlos Alvarez Merino José Carlos Alvarez Merino

Morfología de los robots: Manipuladores
Tipos de articulaciones.- Rotación (1), prismática (1), Cilíndrica (2), planar (2), Esférica (3) Número de grados de libertad número de eslabones de la cadena cinemática. Estructuras básicas.- Un brazo compuesto por elementos con articulaciones entre ellos. En el último enlace se coloca un efector final. José Carlos Alvarez Merino

Robots industriales Un robot requiere un programa para controlar y coordinar el movimiento de sus ejes. Cómo son construidos los robots? Cómo ellos trabajan? Cada robot tiene una tarea, p.e: el robot anfitrion, el bicibot, trapecisbot, estobot, golfibot. José Carlos Alvarez Merino José Carlos Alvarez Merino

... Que son capaces de hacer? “Un robot industrial es un manipulador reprogramable y multifuncional diseñado para mover materiales,partes, herramientas o dispositivos especiales mediante una programación variable para la realización de varias tareas” (RIA) José Carlos Alvarez Merino

Anatomía del robot Juntas y articulaciones: Provee movimiento relativo entre dos partes del cuerpo. Cada articulación provee al robot de un grado de libertad. Robots son clasificados según sus grados de libertad. Los tipos de juntas son: Junta lineal Junta Octogonal Junta rotacional Junta giratoria Junta de revolución. José Carlos Alvarez Merino José Carlos Alvarez Merino

Volumen de trabajo Configuración polar del robot: esfera parcial Configuración cilíndrica del robot: cilindro Configuración cartesiana: espacio de trabajo rectangular José Carlos Alvarez Merino José Carlos Alvarez Merino

Sistemas de control del robot Eléctricos, hidráulicos, neumáticos. Tipos de control del robot.- Robot de secuencia limitada Robot con control punto a punto. Robot con control continuo de trayectoria. Robots inteligentes José Carlos Alvarez Merino José Carlos Alvarez Merino

Sistemas de control del robot.
Tarjeta de control de motores, integrado L298 controla 02 motores, utilizan relays. José Carlos Alvarez Merino

Precisión y repetibilidad.
Revolución de control: capacidad del sistema de control y posicionamiento del robot para dividir el rango de la articulación en puntos espaciados (puntos direccionables) que pueden ser identificados por el controlador. La capacidad para dividir el rango en puntos direccionables es una función de la capacidad de almacenaje de bits en el controlador para esa junta. Número de puntos direccionables = 2n Resolución de control = José Carlos Alvarez Merino José Carlos Alvarez Merino

Precisión y Repetibilidad. Precisión.- Es una medida de la habilidad del robot para posicionar el fin de su muñeca en una posición determinada en el volumen de trabajo. Precisión = CR/2 + 3 (std. dev. del error mecánico) Repetibilidad.- Es la medida de la habilidad del robot para posicionar su muñeca en un punto previamente enseñado en su volumen de trabajo. Repetibilidad = +/- 3 (std. dev. del error mecánico) José Carlos Alvarez Merino

Ejemplo. Una de las articulaciones de un robot industrial es del tipo L con un rango de 0,5 m, la capacidad de almacenamiento del controlador del robot para esta articulación es de 10 bits. Los errores mecánicos se distribuyen normalmente alrededor de un punto enseñado. La media de la distribución es 0 y la desviación estándar 0,06 mm. Se asume los errores isotropicos. Determinar el control de la resolución, la precisión y la repetibilidad del robot. José Carlos Alvarez Merino

Sensores en robótica. Sensores Internos: Posición y velocidad de las articulaciones (potenciometros, encoders ópticos, tacómetros) Sensores Externos: Coordinar las operaciones del robot con otros equipos en la célula. Sensores táctiles (contacto y fuerza) Sensores de proximidad (cercanía a objetos x rebote señales) Sensores ópticos que detectan presencia o ausencia de objetos (fotocélulas) detectan presencia o ausencia de objetos. José Carlos Alvarez Merino

Robot anfitrión. José Carlos Alvarez Merino

Bicibot. José Carlos Alvarez Merino

Estobot. José Carlos Alvarez Merino

Golfibot. José Carlos Alvarez Merino

Robot trapecista. José Carlos Alvarez Merino

Animatronics. “to further understanding of the behaviors and underlying mechanisms that allow natural and synthetic agents (animats) to adapt and survive in uncertain environments. The work presented focuses on well-defined models—robotic, computer-simulation, and mathematical—that help to characterize and compare various organizational principles or architectures underlying adaptive behavior in both natural animals and animats” MIT José Carlos Alvarez Merino

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