INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ

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Resumen Unidad 1: 1. Morfología del robot Autores: Bonilla Juarez Jessica Guadalupe E Caixba Licona Juan Antonio E Dávila Figueroa Óliver E Díaz Cervantes Andrea Itzel E Fernández Baez Brandon E Profesor: Dr. José Antonio Garrido Natarén Fecha: 19 Febrero 2019

1. MORFOLOGÍA DEL ROBOT Organización de los temas: 1.0 – Morfología del robot 1.1 – Historia de los robots 1.2 – Estructura mecánica de un robot 1.3_Transmisiones y reducciones. 1.4 – Comparación de sistemas de acción. 1.5 – Sensores internos y sensores externos. 1.6 – Elementos terminales 1.7 – Tipos y características de robots 1.8 – Grados de libertad y espacio de trabajo 1.9 – Aplicaciones de robots

1.0 MORFOLOGÍA DEL ROBOT ¿Qué es un robot? Manipulador multifunctional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas.

1.0 MORFOLOGÍA DEL ROBOT ¿Que partes conforman a un robot? Los robots están conformados por: Estructura mecánica Transmisiones Actuadores Sensores Elementos terminales

1.1 HISTORIA DEL ROBOT Los hombres creaban autómatas como un pasatiempo, creados con el fin de entretener a su dueño. Los materiales que se utilizaban se encontraban al alcance de todo el mundo, esto es, utilizaban maderas resistentes, metales como el cobre y cualquier otro material moldeable. 5/54

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1.1 HISTORIA DEL ROBOT 1950 Issac Asimov publicó numerosas novelas y ensayos de ciencia-ficción. Una de las más famosas es I, Robot(Yo, Robot)(1950). Acuño 3 famosas leyes de la robótica 1. Un robot no hará daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano sufra daño. 2. Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto si estas órdenes entrasen en conflicto con la 1ª Ley. 3. Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la 1ª o la 2ª Ley. 6/54

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1.2 ESTRUCTURA MECÁNICA DE UN ROBOT
Un Robot está constituido por una serie de elementos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos.

La constitución física de la gran parte de los robots industriales guarda cierta similitud con la anatomía del brazo humano. Poseen ciertas características antropomórficas, por lo que en ocasiones a los distintos elementos que componen el robot se les denomina en términos como cuerpo, brazo, codo muñeca.

Componentes de un robot Estructura mecánica Transmisiones Sistema de accionamiento (Actuadores). Sistema sensorial (Sensor) Sistema de control (Controladores) Elementos terminales 9/54

Cada articulación provee al robot de al menos un ‘grado de libertad’ Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior, se denomina “grado de libertad” (GDL). Movimiento de articulaciones: Desplazamiento Giro Combinación de ambos 100/54

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 1.2 ESTRUCTURA MECANICA DE UN ROBOT
Tipos de articulaciones 111/54

Las combinaciones más frecuentes donde se atiende únicamente a las 3 principales articulaciones del robot son: Robot cartesiano. Robot cilíndrico. Robot esférico o polar. Robot SCARA. Robot angular o antropomórfico. 122/54

Cartesiano Cilíndrico Se caracteriza por tener movimientos únicamente rectilíneos, utilizando los ejes X, Y y Z del sistema de coordenadas cartesiano. Su espacio de trabajo es representado por un cilindro, su brazo se mueve a través Ө, Y y Z; tiene una rotación de base, una elevación y un alcance fijo. 3/54

Polar Angular La posición del brazo se describe convenientemente por medio de las coordenadas esféricas θ, Φ y z. Cuando un brazo de robot consiste en eslabones conectados por articulaciones de revoluta.

También llamado robot de configuración mezclada. En el robot SCARA tenemos 4 articulaciones, tres de las cuales son de rotación y una prismática.

1.3. TRANSMISIONES Y REDUCCIONES. ACCIONAMIENTO DIRECTO Transmisiones Elementos encargados de transmitir el movimiento desde los actuadores hasta las articulaciones. Pueden ser utilizadas para convertir movimiento circular en lineal o viceversa.

1.3. TRANSMISIONES Y REDUCCIONES. ACCIONAMIENTO DIRECTO Transmisiones

1.3. TRANSMISIONES Y REDUCCIONES. ACCIONAMIENTO DIRECTO Transmisiones Tipos Transmisión por polea. Se transmite potencia a través de una banda, la cual está sujeta a unos discos y así lograr movimiento en todos ellos.

1.3. TRANSMISIONES Y REDUCCIONES. ACCIONAMIENTO DIRECTO Transmisiones Tipos Transmisión por cadena. Es parecida a la transmisión por poleas, en vez de poleas se usan ruedas dentadas y en vez de banda se usa cadena

1.3. TRANSMISIONES Y REDUCCIONES. ACCIONAMIENTO DIRECTO Transmisiones Tipos Transmisión por engrane. Consta de un engrane motriz el cual transmite movimiento a otro engrane a través del contacto de sus dientes.

1.3. TRANSMISIONES Y REDUCCIONES. ACCIONAMIENTO DIRECTO Transmisiones Tipos Transmisión por husillo. Se aplica cuando la relación de velocidades entre motor y piñón es grande.

1.3. TRANSMISIONES Y REDUCCIONES. ACCIONAMIENTO DIRECTO Reductores Adaptan la velocidad y potencia mecánica para el buen funcionamiento de alguna máquina.

1.3. TRANSMISIONES Y REDUCCIONES. ACCIONAMIENTO DIRECTO Reductores

1.3. TRANSMISIONES Y REDUCCIONES. ACCIONAMIENTO DIRECTO Accionamiento directo El eje del actuador se conecta directamente a la carga o articulación sin ningún reductor en intermedio.

1.3. TRANSMISIONES Y REDUCCIONES. ACCIONAMIENTO DIRECTO Accionamiento directo Ventajas: Posicionamiento rápido y preciso. Aumento de las posibilidades de controlabilidad del sistema a costa de una mayor complejidad. Simplificación del sistema mecánico al eliminarse reductor.

1.4. COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN. ACTUADORES NEUMÁTICOS. ACTUADORES HIDRÁULICOS. ACTUADORES ELÉCTRICOS Actuador Es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover a otro dispositivo mecánico.

1.4. COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN. ACTUADORES NEUMÁTICOS. ACTUADORES HIDRÁULICOS. ACTUADORES ELÉCTRICOS Elementos de un actuador Sistema de accionamiento Sistema de transmisión Sistema de control

1.4. COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN. ACTUADORES NEUMÁTICOS. ACTUADORES HIDRÁULICOS. ACTUADORES ELÉCTRICOS Tipos de actuadores Actuadores neumáticos Transforman la energía acumulada en el aire comprimido en trabajo mecánico de movimiento circular o rectilíneo.

1.4. COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN. ACTUADORES NEUMÁTICOS. ACTUADORES HIDRÁULICOS. ACTUADORES ELÉCTRICOS Actuadores neumáticos Cilindros neumáticos Dispositivo mecánico que produce un movimiento lineal con una fuerza, accionado por aire comprimido.

1.4. COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN. ACTUADORES NEUMÁTICOS. ACTUADORES HIDRÁULICOS. ACTUADORES ELÉCTRICOS Actuadores neumáticos Motores neumáticos Es un tipo de motor que realiza un trabajo mecánico por expansión de aire comprimido.

1.4. COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN. ACTUADORES NEUMÁTICOS. ACTUADORES HIDRÁULICOS. ACTUADORES ELÉCTRICOS Tipos de actuadores Actuadores hidráulicos Obtienen su energía de un fluido a presión, generalmente aceite.

1.4. COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN. ACTUADORES NEUMÁTICOS. ACTUADORES HIDRÁULICOS. ACTUADORES ELÉCTRICOS Actuadores hidráulicos Cilindros hidráulicos Dispositivo mecánico que produce un movimiento lineal con una fuerza, accionado por aceite.

1.4. COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN. ACTUADORES NEUMÁTICOS. ACTUADORES HIDRÁULICOS. ACTUADORES ELÉCTRICOS Actuadores hidráulicos Motor hidráulico Convierte presión hidráulica y flujo en un par de torsión y un desplazamiento rotacional.

1.4. COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE ACCIÓN. ACTUADORES NEUMÁTICOS. ACTUADORES HIDRÁULICOS. ACTUADORES ELÉCTRICOS Tipos de actuadores Actuadores eléctricos Transforman la energía eléctrica en energía mecánica. Motor CD Motor CA Motor paso a paso

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 1.5. SENSORES INTERNOS Y EXTERNOS
Un sensor es un dispositivo eléctrico y/o mecánico que convierte magnitudes físicas (luz, magnetismo, etc.) en valores medibles de dicha magnitud.

Descriptores estáticos
INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 1.5. SENSORES INTERNOS Y EXTERNOS Descriptores estáticos Los descriptores estáticos de un sensor definen el comportamiento permanente de este sensor. Estos son: Rango Exactitud Repetitividad Reproducibilidad Resolución Error Tiempo de retardo

Definiciones RANGO: Valores máximos y mínimos para las variables de entrada y salida de un sensor. EXACTITUD: La desviación de la lectura de un sistema de medida respecto a una entrada conocida. REPETITIVIDAD: La capacidad de reproducir una lectura con una precisión dada.

Definiciones REPRODUCIBILIDAD: Tiene el mismo sentido que la repetitividad excepto que se utiliza cuando se toman medidas distintas bajo condiciones diferentes. RESOLUCIÓN: La cantidad de medida más pequeña que se pueda detectar. ERROR: Es la diferencia entre el valor medido y el valor real. TIEMPO DE RETARDO: Es el tiempo que tarda la salida del sensor en alcanzar el 50% de su valor final.

Proceso de calibración
INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 1.5. SENSORES INTERNOS Y EXTERNOS Proceso de calibración Consiste en realizar la comparación de la respuesta del sensor con otros que tienen una respuesta estándar conocida. Se establece la relación entre la variable medida por el sensor y su señal de salida.

Sensores externos Posición Velocidad Aceleración Presencia

Sensores de presencia Inductivos: Detectan objetos metálicos sin tocarlos Capacitivos Funcionan de manera inversa a los inductivos, es decir, a medida que el objeto se va acercando al sensor, las oscilaciones del mismo aumentan hasta que llega a un límite que activa el circuito

1.6 ELEMENTOS TERMINALES Elementos terminales SUJECIÓN Pinzas Ventosas Adhesivos Ganchos Electroimanes HERRAMIENTAS Atornilladores Cortadoras láser Soldaduras Pulidoras

1.6 ELEMENTOS TERMINALES

1.6 ELEMENTOS TERMINALES Ejemplos

1.6 ELEMENTOS TERMINALES

1.7 TIPOS Y CARACTERISTICAS DE ROBOTS Características. La precisión que tienen a la hora de realizar una acción o movimiento. La capacidad de carga en kilogramos que el robot puede manejar. El grado de libertad que tienen con sus movimientos. El sistema de coordenadas que especifica a que direcciones se realizaran sus movimientos y posiciones. Estas pueden ser coordenadas cartesianas (x,y,z), cilíndricas, al igual que polares.

1.7 TIPOS Y CARACTERISTICAS DE ROBOTS Tipos de robots ROBOTS ANDROIDES ROBOTS MÓVILES INDUSTRIALES MÉDICOS ROBOTS TELEOPERADOS ZOOMÓRFICOS

1.8 GRADOS DE LIBERTAD Y ESPACIO DE TRABAJO ¿Que es un grado de libertad? 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.

Tipos de grados de libertad
INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 1.8 GRADOS DE LIBERTAD Y ESPACIO DE TRABAJO Tipos de grados de libertad Un mayor número de grados de libertad conlleva un aumento de la flexibilidad en el posicionamiento del elemento terminal. Aunque la mayoría de las aplicaciones industriales requieren 6 GDL, como las de la soldadura, mecanizado, otras más complejas requieren un número mayor, tal es el caso en las labores de montaje.

1.8 GRADOS DE LIBERTAD Y ESPACIO DE TRABAJO Espacio de trabajo El área de trabajo de un robot está determinada por las características físicas del robot (eslabones, tamaño y forma), esta área se refiere al volumen espacial al que puede llegar el extremo final de un robot, sin tomar en cuenta al efector final. El área de trabajo es de suma importancia para la selección del robot que va a ser utilizado.

1.8 GRADOS DE LIBERTAD Y ESPACIO DE TRABAJO El espacio de trabajo nos dice el volumen al que va a poder acceder el robot, esto no significa que el robot va a poder acceder a cada punto desde diversas posiciones. la estructura del espacio de trabajo es importante para asegurar las características cinemáticas del robot las cuales están relacionadas con la interacción entre el robot y el entorno.

1.8 GRADOS DE LIBERTAD Y ESPACIO DE TRABAJO 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. 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.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 1.9 APLICACIONES DE LOS ROBOTS
Agricultura y silvicultura Ayuda a discapacitados Construcción Domésticos Entornos peligrosos Espacio Medicina y salud Minería Entornos submarinos Vigilancia y seguridad Trabajos en fundición Soldadura Aplicación de materiales Procesado Corte Montaje Paletización Control de calidad

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