1. El sistema robótico, un robot está formado por los siguientes elementos: estructura mecánica,
transmisiones, actuadores, sensores, elementos terminales y controlador.
ROBOT: Máquina automática programable
capaz de realizar determinadas operaciones de
manera autónoma y sustituir a los seres
humanos en algunas tareas, en especial las
pesadas, repetitivas o peligrosas; puede estar
dotada de sensores, que le permiten adaptarse
a nuevas situaciones.
BRAZO ROBOT: Es un tipo de brazo mecánico,
normalmente programable, con funciones
parecidas a las de un brazo humano; este
puede ser la suma total del mecanismo o puede
ser parte de un robot más complejo.
MORFOLOGIA DE ROBOT: Como se
mencionó anteriormente ayudar a los seres
humanos en actividades netamente peligrosas.
Por lo tanto, se sugiere que imite la anatomía
humana. (figura No.1).
SISTEMA ROBOTICO:
Es un robot que cumple funciones específicas se parezca o no a la anatomía humana. un robot está
formado por los siguientes elementos: estructura mecánica, transmisiones, actuadores, sensores,
elementos terminales y controlador. Aunque los elementos empleados en los robots no son exclusivos
de estos (máquinas herramientas y otras muchas máquinas emplean tecnologías semejantes), las altas
prestaciones que se exigen a los robots .
ESTRUCTURA DE UN ROBOT: Eslabones y articulaciones.
ESLABON: Esla parte rígida de robot (huesos del esqueleto humano),
ARTICULACION: Unión de dos eslabones.
FIGURA No.2.
FIGURA No.3.
GRADOS DE LIBERTAD: Es cada uno de los movimientos básicos que definen la movilidad de un
determinado robot. Cada movimiento independiente que puede realizar cada articulación.
2. Cuando se habla de los grados de libertad se refiere al movimiento de las piezas en un
espacio tridimensional, como la traslación(desplazamiento) en los tres ejes perpendiculares
(adelante/atrás, izquierda/derecha, arriba/abajo), la rotación(giro) en piezas cilíndricas o
la combinación de movimientos anteriores (COMPLEJO). Ver figura No. 2 y 3.
Existen 6 clases básicas de grado de libertad en las articulaciones: Ver figura No. 4 y ejemplos
Figura No. 5.
1) Rotación 2) Prismática 3) Cilíndrico. 4) Planear 5) Esférico o rótula. 6)
ESQUEMA ARTICULACION GRADO DE LIBERTAD
ROTACIONAL
Suministra un grado de
libertad, consistente en una
rotación alrededor del eje de
la articulación (es la más
empleada).
1
PRISMATICA
El grado de libertad consiste
en una traslación a lo largo
del eje de la articulación.
1
CILINDRICA
Existen 2 grados de libertad
que son: 1 es rotación y el
otro es traslación.
2
PLANAR
Se caracteriza por el movimiento
de desplazamiento en un plano,
existiendo 2 grados de libertad.
2
ESFERICA O ROTULA
Combinan 3 giros en 3
direcciones perpendiculares al
espacio.
3
TORNILLO 1
5. http://coparoman.blogspot.com.co/2013/05/12-grados-de-libertad-de-un-robot.html
GRADOS DE LIBERTAD DE UN ROBOT
Tiene que ver con la movilidad del robot.
Cuando se habla de los grados de libertad se refiere al movimiento de las
piezas en un espacio tridimensional, como la traslación en los tres ejes
perpendiculares (adelante/atrás, izquierda/derecha,
arriba/abajo), larotación en piezas cilíndricas o la combinación de
movimientos anteriores.
Figura 1.2.1 movimientos
ARTICULACIONES
El análisis de las articulaciones básicas nos permite identificar los grados
de libertad es decir su capacidad de movimiento.
Figura 1.2.2 articulaciones básicas
La rótula se considera que tiene 3 grados de libertad, ya que se puede
mover en los 3 ejes cartesianos (x,y,z)
6.
7. http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0204/ctrl_rob/robotica/sistema/morfologia.htm
http://roboticakarimnc.blogspot.com.co/2015/02/partes-de-un-robot.html
Partes de un robot.
¡Hola, de nuevo!
Ahora,losintroduciré aun temamás complicado,aunque muy importante,paraconocera losrobots.
Los robotstienenmuchaspartesdiferentesyúnicas,e identificarcadauna esindispensableparaentenderaunrobot,y su
constitución,eneste caso,físicaymecánica.
PARTES DE UN ROBOT
Estructura mecánica.
Articulaciones.
Actuadores.
Sensores.
Procesadores.
ESTRUCTURA MECÁNICA.
Mecánicamente,unrobotestáconformadoporuna serie de elementosoeslabonesunidosporarticulacionesque le
permitentenermovimientosrelativosentre cadaunode losconsecutivos.
CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS.
Tenemosque tenerencuentaunconjuntode variablesque,enmuchasocasiones,se contraponen.
La variable porexcelencia,loque debemostenerenmente constantemente,esel objetivoylaaplicacióndel robot.
GRADO DE LIBERTAD.
Cada unode losmovimientosindependientesque puederealizarcadaarticulaciónse denomina grado delibertad (GDL).
Existen6 clasesbásicasde grado de libertadenlas articulaciones:
Esféricoorótula.
Planar.
Tornillo.
Prismático.
Rotación.
Cilíndrico.
8. Actuadores:
Permitenrealizarel movimiento.Hay3 tipos: Neumáticos,hidráulicoso eléctricos.
Sensores:
Encargados de monitorearlaposición,velocidad,aceleración,torque,etc.Son7 tipos: Presencia,posición,velocidad,de
tacto, fuerzay par, proximidady presencia,visióndel robot.
Procesadores:
Su funciónesgarantizarel cumplimientode lastareasasignadas.
Controlador, Sistemade control,Software de control,Lenguaje de programación.
Nivel de articulación, Nivel de manipulador,Nivel de tarea.
Resoluciónespectral,Presición,Repetibilidad,Velocidadde operación,Capacidadde carga.
Ahoraque conocemosy comprendemoslaspartesde unrobot,serámucho másfácil manipularlos
http://coparoman.blogspot.com.co/2013/05/estructura-de-los-robots-manipuladores.html
La estructura de los robots manipuladores son esencialmente brazos artificiales.
9. Figura 1.1 brazo manipulador
Las articulaciones permiten movimientos relativos entre cada dos eslabones
consecutivos.
Figura 1.1.2 articulación y eslabones
Los robots manipuladores suelen tener de seis a más grados de libertad.
En nuestro ejemplo tenemos cinco grados de libertad es decir, cinco ejes numerados
de A1 hasta A5.
Los nombres de los movimientos reciben a la de su similar de las
articulaciones humanas.
10. Figura 1.1.3 eje A1 movimiento de CINTURA
eje A2 movimiento de HOMBRO
La numeración de los ejes es de abajo hacia arriba
Figura 1.1.4 eje A3 movimiento de CODO
En la muñeca para nuestro ejemplo tenemos 2 grados de libertad
11. Figura 1.1.5 ejes A4 y A5 movimientos de muñeca 1 y 2
En el extremo se encuentra la herramienta de trabajo llamada “efector final” por
ejemplo
Elemento de sujeción; pinzas, tenazas etcétera accionando su cierre y
apertura por medio de alguno de los sistemas. neumático (aire), hidráulico
(aceite) , eléctrico (motor o solenoide)
Elemento de trabajo; pistola de pintar, terminales para soldar, llave
herramienta etcétera
Figura 1.1.6 efector final
12. http://robotica-ana.blogspot.com.co/2014/10/brazo-robotico.html
Brazo Robotico
BrazoRobotico-
Este es un fragmentode untrabajo.Puedenusarlocomoguía.
Los robots manipuladores son, esencialmente, brazos articulados. La configuración de la estructura mecánica de
los robots industriales no busca una réplica humana sino funcional.
BRAZO HUMANO BRAZO ROBÓTICO
Huesos Eslabones
Músculos Accionadores
Tendones Transmisiones
Nervios Cables de señal
Los brazos robóticos también tienen grados de libertad. No obstante en lugar de músculos, tendones, rótulas y
huesos,los brazos robóticos están hechos de metal, plástico, madera, motores,electroimanes, engranajes, poleas
y otros componentes mecánicos. Algunos brazos robóticos solo proporcionan un grado de libertad; otros
proporcionan tres, cuatro, incluso cinco grados distintos de libertad.
Grados de libertad. Son los parámetros que definen la posición y la orientación del elemento terminal del
manipulador. De una manera más sencilla, los grados de libertad sepueden definir comolos posibles movimientos
básicos (giratorio y de desplazamiento)
independientes.
Estructura cinemática: un manipulador
convencional es una cadena cinemática abierta formada por un conjunto de eslabones o elementos de la cadena
interrelacionados mediante articulaciones o pares cinemáticas.
Tipos de articulaciones: Las Uniones son elementos rígidos que se emplean para la conexión de las diversas
articulaciones del robot. En una cadena de unión-articulación-unión, se le denomina unión de entrada al eslabón
que está más cerca de la base del robot, a la otra unión por consiguiente se le llama unión de salida. La unión de
salida es la que se desplaza con respecto a la unión de entrada.
El movimiento de las uniones puede ser lineal o rotacional. Las Articulaciones Lineales implican un movimiento
deslizante o de translación de las uniones de conexión, este movimiento puede ser generado por pistones o por
medio de hacer deslizar el elemento sobreun carril o guía usando dispositivos mecánicos,eléctricos oneumáticos.
Se puede distinguir tres tipos:
Articulación Rotacional, el eje de rotación es perpendicular a los ejes de las dos uniones.
13. Articulación de Torsión, la cual realiza un movimiento de torsión entre las uniones de entrada y salida, y
el eje de torsión de esta articulación es paralelo al eje de las dos uniones.
Articulación de Revolución, en este tipo el eje de rotación es paralelo al eje de la unión de entrada y
perpendicular al de la unión de salida, es decir la unión de salida gira alrededor de la de entrada.
Configuraciones cinemáticas:
http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0708/archivos/_15/Tema_5.4.htm
Entre los robots considerados de más utilidad en la actualidad se encuentran los robots industriales
o manipuladores. Existen ciertas dificultades a la hora de establecer una definición formal de lo que
es un robot industrial. La primera de ellas surge de la diferencia conceptual entre el mercado
japonés y el euro-americano de lo que es un robot y lo que es un manipulador. Así, mientras que
para los japoneses un robot industrial es cualquier dispositivo mecánico dotado de articulaciones
móviles destinado a la manipulación, el mercado occidental es más restrictivo, exigiendo una mayor
complejidad, sobre todo en lo relativo al control. En segundo lugar, y centrándose ya en el concepto
occidental, aunque existe una idea común acerca de lo que es un robot industrial, no es fácil ponerse
de acuerdo a la hora de determinar una definición formal. Además, la evolución de la robótica ha ido
obligando a diferentes actualizaciones de su definición.
La definición mas comúnmente aceptada posiblemente sea la de la Asociación de Industrias de
Robótica (RIA, Robotic Industry Association), según la cual:
"Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias,
piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para
realizar tareas diversas"
Esta definición, ligeramente modificada, ha sido adoptada por la Organización Internacional de
Estándares (ISO) que define al robot industrial como:
14. "Manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular
materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas
para realizar tareas diversas"
Se incluye en esta definición la necesidad de que el robot tenga varios grados de libertad. Una
definición más completa es la establecida por la Asociación Francesa de Normalización (AFNOR), que
define primero el manipulador y, basándose en dicha definición, el robot:
Manipulador: mecanismo formado generalmente por elementos en serie, articulados entre sí,
destinado al agarre y desplazamiento de objetos. Es multifuncional y puede ser gobernado
directamente por un operador humano o mediante dispositivo lógico.
Robot: manipulador automático servo-controlado, reprogramable, polivalente, capaz de posicionar y
orientar piezas, útiles o dispositivos especiales, siguiendo trayectoria variables reprogramables, para
la ejecución de tareas variadas. Normalmente tiene la forma de uno o varios brazos terminados en
una muñeca. Su unidad de control incluye un dispositivo de memoria y ocasionalmente de percepción
del entorno. Normalmente su uso es el de realizar una tarea de manera cíclica, pudiéndose adaptar a
otra sin cambios permanentes en su material.
Por ultimo, la Federación Internacional de Robótica (IFR, International Federation of Robotics)
distingue entre robot industrial de manipulación y otros robots:
"Por robot industrial de manipulación se entiende una maquina de manipulación automática,
reprogramable y multifuncional con tres o más ejes que pueden posicionar y orientar materias,
piezas, herramientas o dispositivos especiales para la ejecución de trabajos diversos en las diferentes
etapas de la producción industrial, ya sea en una posición fija o en movimiento"
En esta definición se debe entender que la reprogramabilidad y la multifunción se consiguen sin
modificaciones físicas del robot.
Común en todas las definiciones anteriores es la aceptación del robot industrial como un brazo
mecánico con capacidad de manipulación y que incorpora un control más o menos complejo. Un
sistema robotizado, en cambio, es un concepto más amplio. Engloba todos aquellos dispositivos que
realizan tareas de forma automática en sustitución de un ser humano y que pueden incorporar o no a
uno o varios robots, siendo esto ultimo lo mas frecuente.
1. Estructura de los robots industriales
Un manipulador robótico consta de una secuencia de elementos estructurales rígidos, denominados
enlaces o eslabones, conectados entre sí mediante juntas oarticulaciones, que permiten el
movimiento relativo de cada dos eslabones consecutivos.
15. Elementos estructurales de un robot industrial
Una 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.
a) b)
Distintos tipos de articulaciones de un robot: a) lineal, b) rotacionales
El conjunto de eslabones y articulaciones se denomina cadena cinemática. Se dice que una cadena
cinemática es abierta si cada eslabón se conecta mediante articulaciones exclusivamente al anterior
y al siguiente, exceptuando el primero, que se suele fijar a un soporte, y el último, cuyo extremo
final queda libre. A éste se puede conectar un elemento terminal o actuador final: una herramienta
especial que permite al robot de uso general realizar una aplicación particular, que debe diseñarse
específicamente para dicha aplicación: una herramienta de sujeción, de soldadura, de pintura, etc.
El punto más significativo del elemento terminal se denomina punto terminal (PT). En el caso de una
pinza, el punto terminal vendría a ser el centro de sujeción de la misma.
Punto terminal de un manipulador
Los elementos terminales pueden dividirse en dos categorías:
pinzas (gripper)
herramientas
16. Las pinzas se utilizan para tomar un objeto, normalmente la pieza de trabajo, y sujetarlo durante el
ciclo de trabajo del robot. Hay una diversidad de métodos de sujeción que pueden utilizarse, además
de los métodos mecánicos obvios de agarre de la pieza entre dos o más dedos. Estos métodos
suplementarios incluyen el empleo de casquillos de sujeción, imanes, ganchos, y cucharas.
Una herramienta se utiliza como actuador final en aplicaciones en donde se exija al robot realizar
alguna operación sobre la pieza de trabajo. Estas aplicaciones incluyen la soldadura por puntos, la
soldadura por arco, la pintura por pulverización y las operaciones de taladro. En cada caso, la
herramienta particular está unida a la muñeca del robot para realizar la operación.
A los manipuladores robóticos se les suele denominar también brazos de robot por la analogía que se
puede establecer, en muchos casos, con las extremidades superiores del cuerpo humano.
17. Semejanza de un brazo manipulador con la anatomía humana
Se denomina grado de libertad (g.d.l.) a cada una de las coordenadas independientes que son
necesarias para describir el estado del sistema mecánico del robot (posición y orientación en el
espacio de sus elementos). Normalmente, en cadenas cinemáticas abiertas, cada par eslabón-
articulación tiene un solo grado de libertad, ya sea de rotación o de traslación. Pero una articulación
podría tener dos o más g.d.l. que operan sobre ejes que se cortan entre sí.
Distintos grados de libertad de un brazo de robot
Para describir y controlar el estado de un brazo de robot es preciso determinar:
La posición del punto terminal (o de cualquier otro punto) respecto de un sistema de
coordenadas externo y fijo, denominado el sistema mundo.
El movimiento del brazo cuando los elementos actuadores aplican sus fuerzas y momentos.
El análisis desde el punto de vista mecánico de un robot se puede efectuar atendiendo
exclusivamente a sus movimientos (estudio cinemático) o atendiendo además a las fuerzas y
momentos que actúan sobre sus partes (estudio dinámico) debidas a los elementos actuadores y a la
carga transportada por el elemento terminal.
18. 2. Configuraciones morfológicas y parámetros característicos
de los robots industriales
Según la geometría de su estructura mecánica, un manipulador puede ser:
Cartesiano, cuyo posicionamiento en el espacio se lleva a cabo mediante articulaciones
lineales.
Cilíndrico, con una articulación rotacional sobre una base y articulaciones lineales para el
movimiento en altura y en radio.
Polar, que cuenta con dos articulaciones rotacionales y una lineal.
Esférico (o de brazo articulado), con tres articulaciones rotacionales.
Mixto, que posee varios tipos de articulaciones, combinaciones de las anteriores. Es
destacable la configuración SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)
Paralelo, posee brazos con articulaciones prismáticas o rotacionales concurrentes.
Los principales parámetros que caracterizan a los robots industriales son:
Número de grados de libertad. Es el número total de grados de libertad de un robot, dado
por la suma de g.d.l. de las articulaciones que lo componen. Aunque la mayoría de las
aplicaciones industriales requieren 6 g.d.l., como las de soldadura, mecanizado y
almacenamiento, otras más complejas requieren un número mayor, tal es el caso de las
labores de montaje.
Espacio de accesibilidad o espacio (volumen) de trabajo. Es el conjunto de puntos del
espacio accesibles al punto terminal, que depende de la configuración geométrica del
manipulador. Un punto del espacio se dice totalmente accesible si el PT puede situarse en él
en todas las orientaciones que permita la constitución del manipulador y se dice parcialmente
accesible si es accesible por el PT pero no en todas las orientaciones posibles. En la figura
inferior se aprecia el volumen de trabajo de robots de distintas configuraciones.
Capacidad de posicionamiento del punto terminal. Se concreta en tres magnitudes
fundamentales: resolución espacial, precisión y repetibilidad, que miden el grado de exactitud
en la realización de los movimientos de un manipulador al realizar una tarea programada.
Capacidad de carga. Es el peso que puede transportar el elemento terminal del manipulador.
Es una de las características que más se tienen en cuenta en la selección de un robot
dependiendo de la tarea a la que se destine.
Velocidad. Es la máxima velocidad que alcanzan el PT y las articulaciones.
Configuración
geométrica
Estructura
cinemática
Espacio de
trabajo
Ejemplo
cartesianos
tipo cantilever
