Introducción a la Robótica: Morfología de Robots y Sistemas de Transmisión, Resúmenes de Robótica

¡Descarga Introducción a la Robótica: Morfología de Robots y Sistemas de Transmisión y más Resúmenes en PDF de Robótica solo en Docsity! UNIVERSIDAD AUTÒNOMA TOMÀS FRÌAS CARRERA INGENIERÌA DE SISTEMAS MATERIA ROBOTICA – OPT 005 Ing. Gustavo A. Puita Choque 1 Tema 1 MORFOLOGIA DE LOS ROBOTS La definición más común de un Robot es aquella que dice que es una máquina que cumple simultáneamente tres condiciones: • Es Autónoma : Se mueve o desplaza sin tener una conexión física con otro dispositivo • Reacciona a su entorno: Dispone de elementos (sensores) que le permiten reconocer el entorno y reaccionar frente a los obstáculos. • Es programable : Puede reprogramarse para que su comportamiento varíe Un robot está formado por los siguientes elementos: estructura mecánica, transmisiones, sistema de accionamiento, sistema sensorial, sistema de control y elementos terminales. 1 Estructura mecánica 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. La constitución física de la mayor parte de robots industriales guarda cierta similitud con la anatomía del brazo humano, por lo que en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen el robot, se usan términos como cuerpo, brazo, codo y muñeca. UNIVERSIDAD AUTÒNOMA TOMÀS FRÌAS CARRERA INGENIERÌA DE SISTEMAS MATERIA ROBOTICA – OPT 005 Ing. Gustavo A. Puita Choque 2 1.1 Grados de libertad – DOF(degree of freedom) Son los parámetros que se precisan para determinar la posición y la orientación del elemento terminal del manipulador. También se pueden definir los grados de libertad, como los posibles movimientos básicos (giratorios y de desplazamiento) independientes. En la imagen se muestra el esquema de un robot de estructura moderna con 6 grados de libertad. El número de grados de libertad del robot es la suma de los grados de libertad de sus articulaciones. 1.2 Tipos de articulaciones. 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. La constitución física de la mayor parte delos robots industriales guarda cierta similitud con la anatomía del brazo humano, por lo que en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen al robot, se usan términos como cuerpo, codo y muñeca. El movimiento de cada articulación puede ser de desplazamiento, de giro, o una combinación de ambos. De este modo son posibles los seis tipos diferentes de articulación que se muestran en la siguiente figura, aunque en la práctica, en los robots sólo se emplean la de rotación y la prismática. UNIVERSIDAD AUTÒNOMA TOMÀS FRÌAS CARRERA INGENIERÌA DE SISTEMAS MATERIA ROBOTICA – OPT 005 Ing. Gustavo A. Puita Choque 5 3 Reductores En los reductores, al contrario que con las transmisiones, existen determinados sistemas usados de manera preferente en los robots industriales. Esto se debe a que a los reductores utilizados en robótica se les exige unas condiciones de funcionamiento muy restrictivas, las cuales viene motivadas por las altas prestaciones que se le piden al robot en cuanto a precisión y velocidad de posicionamiento. En la siguiente tabla se pueden observar los valores típicos de los reductores para robótica actualmente empleados.Se encargan de adaptar el par y la velocidad de la salida del actuador a los valores adecuados para el movimiento de los elementos del robot . UNIVERSIDAD AUTÒNOMA TOMÀS FRÌAS CARRERA INGENIERÌA DE SISTEMAS MATERIA ROBOTICA – OPT 005 Ing. Gustavo A. Puita Choque 6 Los reductores interesan que tengan bajo peso, reducido tamaño, bajo rozamiento y que al mismo tiempo sean capaces de realizar una reducción elevada de velocidad en un único paso. Se tiende también a minimizar su momento de inercia, de negativa influencia en el funcionamiento del motor, especialmente crítico en el caso de motores de baja inercia. 4 Sensores 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. 4.1 Sensores internos La información relacionada con su estado (fundamentalmente la posición de sus articulaciones) la consigue con los denominados sensores internos. En la tabla que se adjunta a continuación se puede observar un resumen delos diferentes tipos de sensores internos de robots más comúnmente empleados para obtener información de presencia, posición y velocidad en robots industriales: UNIVERSIDAD AUTÒNOMA TOMÀS FRÌAS CARRERA INGENIERÌA DE SISTEMAS MATERIA ROBOTICA – OPT 005 Ing. Gustavo A. Puita Choque 7 4.2 Sensores externos El empleo de mecanismos de detección exterior permite a un robot interaccionar con su ambiente de una manera flexible. Esto contrasta con el funcionamiento pre-programado en el que a un robot se le enseña a realizar tareas repetitivas mediante una serie de funciones reprogramadas. Un robot que puede ver y sentir es más fácil de entrenar en la ejecución de las tareas complejas mientras que, al mismo tiempo, exige mecanismos de control menos estrictos que las maquinas pre- programadas. Un sistema sensible y susceptible de entrenamiento es también adaptable a una gama mucho mas amplia de tareas, con lo que se consigue un grado de universalidad que se traduce, a la larga, en más bajos costes de producción y mantenimiento. Los sensores de estado interno operan con la detección de variables, tales como la posición de la articulación del brazo, que se utilizan para el control del robot. Por el contrario, los sensores de estado externo operan con la detección de variables tales como el alcance, la proximidad y el contacto. La detección externa, se utiliza para el guiado del robot, así como para la manipulación e identificación de objetos. Los sensores de estado externo pueden clasificarse también como sensores de contacto o no contacto. Como su nombre lo indica, la primera clase de sensores responde al contacto físico, tal como el tacto, deslizamiento y torsión. Los sensores de no contacto se basan en la respuesta de un detector a las variaciones en la radiación electromagnética o acústica. Los ejemplos mas destacados de los sensores de no contacto miden el alcance, la proximidad y las propiedades visuales de un objeto. Es de interés destacar que la detección de alcance y visión suelen proporcionar una información de guiado aproximado para un manipulador, mientras que la proximidad y el tacto están asociados con fases terminales de agarre del objeto. Los sensores de fuerza y torsión se utilizan como dispositivos de retroalimentación para controlar la manipulación de un objeto una vez que lo haya agarrado. 5 Elementos terminales o efectores finales. Podríamos denominar a estos dispositivos como los periféricos del robot, incluyen la herramienta que se une a la muñeca del robot y a los sistemas sensores que permiten al robot interactuar con su entorno. En robótica, el término de efector final se utiliza para describir la mano o herramienta que esta unida a la muñeca. El efector final representa la herramienta especial que permite al robot de uso general realizar una aplicación particular. Esta herramienta especial debe diseñarse específicamente para la aplicación. Los efectores finales pueden dividirse en dos categorías: pinzas y herramientas. Las pinzas se utilizarían 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 agarrar la pieza entre dos o más dedos. Estos métodos suplementarios incluyen el empleo de casquetes de sujeción, imanes, ganchos, y cucharas.