INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Autores: Amaya Sagrero Valentín Arroyo Heredia Ramón Castañeda Gómez Diana Berenice Contreras Lezama Luis Antonio Cortés Zavala Carlos Profesor: Dr. José Antonio Garrido Natarén Fecha: 06 Feb 2019

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Un robot está conformado por los siguientes elementos: 1. Estructura mecánica Da cuenta de los componentes mecánicos básicos del robot. Dichos componentes pueden estar constituidos por diversos materiales de construcción. En el caso de la aplicación de la robótica en la educación, la mayoría de los robots están construidos a partir de materiales educativos estándares. Entre los más conocidos están los LEGO, ROBOTIX, OMNIBOT.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot 2. Transmisiones Son los elementos encargados de transmitir el movimiento desde los actuadores hasta las articulaciones. 3. Actuadores Tienen por misión generar el movimiento de los elementos del robot según las órdenes dadas por la unidad de control. 4. Sensores Permiten que el Robot detecte las condiciones del entorno y pueda, de acuerdo con su programación, responder ante cambios de condiciones, obstáculos, etc.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot 5. Elementos terminales Son los encargados de interactuar directamente con el entorno del robot. 6. Controlador Es el cerebro físico del Robot y básicamente es un micro-ordenador con una Unidad Central, memoria, alimentación y los interfaces para acceder a los elementos externos

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Mecánicamente, un robot está formado por una serie de elementos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot La constitución física de la mayor parte de los robots industriales guarda cierta similitud con la anatomía del brazo humano, por lo que en ocasiones se usan términos como cuerpo, brazo, codo y muñeca.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Definición de “articulación” Se define como articulación mecánica a la conexión entre dos sólidos que permite que ambos se muevan porque convergen en un mismo punto de apoyo, permitiendo el movimiento de ambos en un mismo tiempo con grados de libertad según el diseño específico de cada tipo de articulación.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot El movimiento de cada articulación puede ser: Lineal (deslizante, traslacional o prismática): Si un eslabón desliza sobre un eje solidario al eslabón anterior. Rotacional: En caso de que un eslabón gire en torno a un eje solidario al eslabón anterior. Combinación de ambos

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot De este modo son posibles los seis tipos diferentes de articulaciones que se muestran en la figura 2.2, aunque, en la práctica, en los robots solo se emplean la de rotación y la prismática.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Tipos de articulaciones Esférica o Rótula Esta articulación combina tres giros en tres direcciones perpendiculares en el espacio. Posee 3 GDL

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Tipos de articulaciones Prismática En este tipo de articulación, el grado de libertad consiste en una traslación a lo largo del eje de la articulación. Posee 1 GDL

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Tipos de articulaciones Planar Está caracterizada por el movimiento de desplazamiento en un plano, existiendo por tanto, dos grados de libertad. Posee 2 GDL

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Tipos de articulaciones Rotación Suministra un grado de libertad consistente en una rotación alrededor del eje de la articulación. Es la articulación más empleada. Posee 1 GDL

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Tipos de articulaciones Tornillo El movimiento lo realiza a lo largo del eje de la articulación. Es muy similar a la prismática. Posee 1 GDL

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Tipos de articulaciones Cilíndrica En ésta existen dos grados de libertad, una de rotación y una traslación. Posee 2 GDL

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Tipos de articulaciones ¿Qué tipo de articulaciones tiene el robot?

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Tipos de articulaciones ¿Qué tipo de articulaciones tiene el robot?

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Grados de libertad Cada uno de los movimientos básicos independientes (giro y desplazamiento) que puede realizar una articulación con respecto a la anterior, se denomina grado de libertad (GDL). En la figura 2.2 se indica el número de GDL de cada tipo de articulación. El número de grados de libertad del robot viene dado por la suma de los grados de libertad de las articulaciones que lo componen.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Grados de libertad ¿De cuantos grados de libertad es el robot?

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Grados de libertad ¿De cuantos grados de libertad es el robot? 6 GDL

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Configuraciones El empleo de diferentes combinaciones de articulaciones en un robot, da lugar a diferentes configuraciones, con características a tener en cuenta tanto en el diseño y construcción del robot como en su aplicación. Las combinaciones más frecuentes son las presentadas en la Figura 2.3

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Configuraciones Tipos de configuraciones Configuración cartesiana Posee tres movimientos lineales, es decir, tiene3 GDL, los cuales corresponden a los movimientos localizados en los ejes X, Y y Z. Los movimientos que realiza este robot entre un punto y otro son con base en interpolaciones lineales. Interpolación, en este caso, significa el tipo de trayectoria que realiza el manipulador cuando se desplaza entre un punto y otro.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Configuraciones Tipos de configuraciones Configuración cilíndrica Puede realizar dos movimientos lineales y uno rotacional, es decir, que presenta 3 GDL. El robot de configuración cilíndrica está diseñado para ejecutar los movimientos conocidos como interpolación lineal e interpolación por articulación. La interpolación por articulación se lleva a cabo por medio de la primera articulación, ya que ésta puede realizar un movimiento rotacional.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Configuraciones Tipos de configuraciones Configuración polar (o esférica) Tiene varias articulaciones. Cada una de ellas puede realizar un movimiento distinto: rotacional, angular y lineal. Este robot utiliza la interpolación por articulación para moverse en sus dos primeras articulaciones y la interpolación lineal para la extensión y retracción.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Configuraciones Tipos de configuraciones Configuración angular (o de brazo articulado) Presenta una articulación con movimiento rotacional y dos angulares. Aunque el brazo articulado puede realizar el movimiento llamado interpolación lineal (para lo cual requiere mover simultáneamente dos o tres de sus articulaciones), el movimiento natural es el de interpolación por articulación, tanto rotacional como angular.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Configuraciones Tipos de configuraciones Tipo SCARA Este brazo puede realizar movimientos horizontales de mayor alcance debido a sus dos articulaciones rotacionales. El robot de configuración SCARA también puede hacer un movimiento lineal (mediante su tercer articulación).

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot En la Figura 2.4 se muestran los seis GDL con que está dotado el robot ARC Mate 120/S-12 de FANUC, así como sus articulaciones y eslabones.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Brazo robótico con 6 grados de libertad

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot En la práctica, a pesar de ser necesarios los seis GDL comentados para tener total libertad en el posicionado y orientación del extremo del robot, muchos robots industriales cuentan con solo cuatro o cinco GDL, por ser estos suficientes para llevar a cabo las tareas que se les encomiendan. Un ejemplo de esto se da en el robot industrial FANUC M-410IB/700, con solo 4 GDL es capaz de cargar hasta 700 kg en su muñeca.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Existen también casos opuestos, en los que se aprecian más de 6 GDL, brindando al robot: Un mejor acceso a todos los puntos de su entorno Acceso a posiciones y orientaciones de su extremo a las que no hubiera llegado con seis GDL Desplazarse a lo largo de un carril, aumentando así el volumen del espacio al que se puede acceder.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT 1.2 Estructura mecánica de un robot Cuando el número de grados de libertad del robot es mayor que los necesarios para realizar una determinada tarea se dice que el robot es redundante.

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