INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ MORFOLOGIA DEL ROBOT 1/42

1.1 MORFOLOGÍA DEL ROBOT Comprender la importancia de la robótica, así como las disciplinas que intervienen en el análisis y diseño de manipuladores. 2/42

1.1 HISTÓRIA DE LOS ROBOTS Desde el principio de los tiempos, el hombre ha deseado crear vida artificial. Primera generación: Manipuladores, son los sistemas multifuncionales con un simple sistema de control manual de secuencia fija o de secuencia variable. Segunda generación: robot de aprendizaje los cuales son los famosos repetidores, llamados así ya que repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente por un operador humano. 3/42

1.1 HISTÓRIA DE LOS ROBOTS Tercera generación: robots de control sensorizado, el controlador es una computadora que ejecuta las ordenes de un programa y las envía al manipulador para que realice los movimientos necesarios. Cuarta generación: robots inteligentes, son similares a los anteriores, pero además poseen sensores que envían información a la computadora de control sobre el estado del proceso. 4/42

1.1 HISTÓRIA DE LOS ROBOTS 5/42

1.2 ESTRUCTURA MECÁNICA DE LOS ROBOTS El movimiento de cada articulación puede ser de desplazamiento, de giro, o una combinación de ambos. Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior, se denomina grado de libertad (GDL). 6/42

1.2 ESTRUCTURA MECÁNICA DE LOS ROBOTS Componentes de un robot: Estructura mecánica Transmisiones Sistema de accionamiento (Actuadores). Sistema sensorial (Sensor) Sistema de control (Controladores) Elementos terminales 7/42

1.2 ESTRUCTURA MECÁNICA DE LOS ROBOTS Las combinaciones más frecuentes son: Robot cartesiano Robot cilíndrico Robot Esférico o Polar Robot SCARA Robot angular o antropomórfico 8/42

1.3 TRANMISIONES Y REDUCCIONES Las transmisiones son los elementos encargados de transmitir el movimiento desde los actuadores hasta las articulaciones. Para que un sistema de transmisión sea bueno debe cumplir las siguientes carácterísticas que se detallan a continuación en la siguiente diapositiva. 9/42

1.3 TRANMISIONES Y REDUCCIONES Debe tener un tamaño y peso reducido. Se ha de evitar que presente juegos u holguras considerables Se deben buscar transmisiones con gran rendimiento. 10/42

1.3 TRANMISIONES Y REDUCCIONES 11/42

1.3 TRANMISIONES Y REDUCCIONES Los reductores utilizados en robótica, se les exige unas condiciones de funcionamiento muy restrictivas. La exigencia de estas características viene motivada por las altas prestaciones que se le pide al robot en cuando a precisión y velocidad de posicionamiento. 12/42

1.3 TRANMISIONES Y REDUCCIONES 13/42

1.4 COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado. Este recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ella genera la orden para activar un elemento final de control como, por ejemplo, una válvula. Existen varios tipos de actuadores como son: Electrónicos Hidráulicos Neumáticos Eléctricos 14/42

1.4 COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN Actuadores electrónicos Los actuadores electrónicos también son muy utilizados en los aparatos mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizarán en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento. 15/42

1.4 COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN Actuadores hidráulicos Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden ser clasificados de acuerdo con la forma de operación, funcionan en base a fluidos a presión. Existen tres grandes grupos: cilindro hidráulico motor hidráulico motor hidráulico de oscilación 16/42

1.4 COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN Actuadores neumáticos A los mecanismos que convierten la energía del aire comprimido en trabajo mecánico se les denomina actuadores neumáticos. Aunque en esencia son idénticos a los actuadores hidráulicos, el rango de compresión es mayor en este caso, además de que hay una pequeña diferencia en cuanto al uso y en lo que se refiere a la estructura, debido a que estos tienen poca viscosidad. De efecto simple Cilindro neumático Actuador neumático de efecto doble Con engranaje 17/42

1.4 COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN 18/42

1.5 SENSORES INTERNOS 19/42

1.5 SENSORES INTERNOS Un sensor Es un dispositivo eléctrico y/o mecánico que convierte magnitudes físicas (luz, magnetismo, presión, etc.) en valores medibles de dicha magnitud. 20/42

Descriptores Estáticos de un Sensor Los descriptores estáticos definen el comportamiento en régimen permanente del sensor: Rango Exactitud Repetitividad Reproducibilidad Estabilidad Resolución Error Sensibilidad Excitación 21/42

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 el estado de su entorno. 22/42

Sensores de Posición Para el control de posición angular se emplean fundamentalmente los denominados encoders y resolvers 23/42

Encoders Los codificadores ópticos o encoders incrementales constan, en su forma más simple, de un disco transparente con una serie de marcas opacas colocadas radialmente y equidistantes entre sí. 24/42

1.5 SENSORES INTERNOS Los encoders pueden presentar problemas mecánicos debido a la gran precisión que se debe tener en su fabricación. La contaminación ambiental puede ser una fuente de interferencias en la transmisión óptica. 25/42

Resolvers Transformadores rotativos diseñados de tal modo que su coeficiente de acoplamiento entre el rotor y el estator varíe según sea la posición angular del eje. 26/42

Sensores de Velocidad La velocidad es otro de los parámetros internos del robot que puede ser útil para el desarrollo de su tarea. Hoy en día existen algunos dispositivos que nos permiten medir la velocidad angular: Tacogenerador Sensores Doppler 27/42

Tacogenerador Su función es convertir la energía rotacional del eje en energía eléctrica, proporcional a la rotacional y que puede ser fácilmente medida. 28/42

Sensores Doppler Estos sensores miden la velocidad lineal de un objeto móvil apoyándose en otra superficie 29/42

Sensores de Presencia Son dispositivos electrónicos que responden ante un cambio o movimiento físico. Se encuentran generalmente en sistemas de seguridad o circuitos de seguridad. 30/42

1.6 Elementos Terminales 31/42

1.6 Elementos Terminales Los Elementos Terminales representan el herramental especial que permite al robot realizar una función en particular. Siendo generalmente el uso o implementación de pinzas o herramientas. 32/42

Pinzas Las pinzas se utilizan para tomar un objeto, normalmente la pieza de trabajo, y sujetarlo durante el ciclo de trabajo del robot. Los tipos de pinzas más empleados son: Los pivotantes De movimiento lineal 33/42

1.6 Elementos Terminales En la elección o diseño de una pinza se han de tener en cuenta diversos factores: Peso Tamaño Forma Fuerza que hay que ejercer 34/42

Herramientas Una herramienta se utiliza como efector final en aplicaciones en donde se exija al robot realizar alguna operación en la pieza de trabajo. Siendo algunos de ellos: Atornilladores Cortadores Laser Pistola de pintura Pinzas soldadoras 35/42

1.7 tipos y características de los robots 36/42

tipos y características de los robots Los tipos mas habituales son: a) Robots de paletizado b) Robots de soldadura c) Robots de carga d) Robots scara 37/42

tipos y características de los robots e) Robots para inspección de productos f) Robots para aplicación de pintura g) Robots para logística h) Robots de ensamblaje 38/42

1.8 grados de libertad y espacio de trabajo 39/42

grados de libertad y espacio de trabajo Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior, se denomina grado de libertad (GDL). Son los parámetros que se precisan para determinar la posición y la orientación del elemento terminal del manipulador. 40/42

grados de libertad y espacio de trabajo El espacio de trabajo de un robot es el espacio en el cual el mecanismo puede trabajar. La forma, dimensiones y estructura del espacio de trabajo dependen de las propiedades del robot en cuestión: Las dimensiones de los eslabones del robot y las limitaciones mecánicas de las articulaciones tienen una gran influencia en las dimensiones del espacio de trabajo. 41/42

grados de libertad y espacio de trabajo La forma depende de la estructura geométrica del robot y también de las propiedades de los grados de libertad. La estructura del espacio de trabajo viene definida por la estructura del robot y las dimensiones de sus eslabones. 42/42