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TRABAJO COLABORATIVO 1ROBOTICA

Grupo 299011_3

JAIME ANDRES HERNANDEZCdigo: 7.710.115

JAIRO ENRIQUE VARGAS RECAURTECdigo:

DIEGO FERNANDO CASTAOCdigo: 9.871.701

JUAN CARLOS CASTRILLONCdigo: 9.397.706

ARIEL PACHECO RINCON

Cdigo: 9.692.445

TUTOR: FREDY VALDERRAMA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADOctubre 27de 2012

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INTRODUCCION

En este trabajo en la fase 1 se realizo un mapa conceptual con unos puntos clave dela estructura de un robot que solicitaba en la gua, estos puntos se les dio jerarquacon el fin de que el mapa tuviera una estructura, este mapa se realizo con una

herramienta llamada cmaptools la cual es muy amigable para este tipo de mapas.La fase 3 solicita se investigue sobre una serie de preguntas relacionadas con laestructura y funcionamiento de los robots.

En la fase 4 se debe leer el captulo 6 del libro Build your own combat robot donde secontestan una serie de preguntas y se realizan las ecuaciones solicitas para darrespuesta a las preguntas planteadas sobre velocidad de rotacional, torque y esquemade transmisin.Con este trabajo se pretende conocer los sistemas y subsistemas de los robosindustriales.

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OBJETIVOS

Conocer los sistemas y sub sistemas de los robos industriales.

Tener base sobre la estructura del robot.

Manejo y estructura del mapa conceptual

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Fase 1. Disear un mapa conceptual usando el software Cmap: El mapa debeinvolucrar mnimo los siguientes trminos (Conceptos o enlaces):

-esclavo

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Fase 3. De forma individual se debe proponer una respuesta a los siguientesinterrogantes y ejercicios.

3.1 Defina cules son las tres clases de automatizacin y mencione doscasos posibles de aplicacin de cada una de estas.

Automatizacin es la tecnologa que trata de la aplicacin de sistemasmecnicos, electrnicos y de bases computacionales para operar y controlar laproduccin, Hay tres clases muy amplias de automatizacin industrial:automatizacin fija, automatizacin programable, y automatizacin flexible.

Automatizacin Fija Sistema de fabricacin en el que la secuencia de lasoperaciones est fijada por la configuracin de los equipos que lo forman.

Se caracteriza porque:

* Est constituida por una secuencia sencilla de operaciones * Necesita una inversin elevada en equipos especializados * Posee elevados ritmos de produccin * Es muy inflexible, en general, para adaptarse a los cambios de los

productos.

Automatizacin Programable Sistema de fabricacin en el que losequipos de produccin estn diseados para cambiar la secuencia de operacionesa fin de adaptarse a la fabricacin de productos diferentes. Se inici con lasmquinas herramienta con control numrico (conocidas como CNC) y los robotsindustriales.

Se caracteriza porque:

* Una gran inversin en equipos de aplicacin general, como los propiossistemas de Control Numrico

* La necesidad de cambiar el programa y/o la disposicin fsica de loselementos para cada lote de produccin

* La existencia de un periodo de preparacin previo a la fabricacin de cadalote de productos distintos

Automatizacin Flexible Es una extensin de la automatizacinprogramable que da como resultado sistemas de fabricacin en los que no slo sepueden cambiar los programas sino que adems se puede cambiar la relacinentre los diferentes elementos que los constituyen.

La automatizacin flexible ha dado lugar a los sistemas de fabricacinflexible o FMS (Flexible Manufacturing Systems)

3.2 Investigue y documente dos aplicaciones de robots autnomos.

Una nueva manera de pintar. IRB 5500 FlexPainter (ABB)

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A partir de un diseo y una configuracin nicas, el robot IRB 5500 FlexPaintercon su instalacin en una pared, ofrece la mayor y ms flexible rea de trabajo delos robots de pintura para las carroceras de los vehculos.

Con dos robots IRB 5500 FlexPainter, se puede realizar la tarea que hasta ahorase necesitaban cuatro robots de pintura. Los resultados son de un menor coste,tanto en la inversin como en la explotacin, instalacin ms rpida as como unaalta fiabilidad y disponibilidad de los equipos.

El robot IRB 5500 FlexPainter esta especficamente diseado para su utilizacincombinada con el sistema de cartuchos de pintura de ABB , CBS. Las prdidasdurante los cambios de color son casi nulas. Es la mejor solucin paraaplicaciones de pintura donde se necesitan muchos cambios de color.

Ventajas

- Retorno rpido de la inversin

- Mejora de la fiabilidad de un sistema totalmente automatizado- Incremento de la flexibilidad tanto para los nuevos procesos como para los

Nuevos modelos de vehculos.- Reduccin del tamao y del impacto ambiental de las cabinas de pintura.- Reduccin del espacio necesario para el sistema de pintura robotizado

tanto en longitud como en anchura.- Reduccin del volumen de aire necesario para la ventilacin.- Reduccin de las emisiones de las cabinas de pintura- Reduccin de las necesidades de programacin, tanto en tiempo como en

personal.

Robots en el corte de la industria textil

El corte de materiales mediante el robot es una aplicacin reciente que cuenta connotable inters. La capacidad de reprogramacin del robot y su integracin en un

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sistema, hacen que aqul sea el elemento ideal para transportar la herramienta decorte sobre la pieza, realizando con precisin un programa de corte definidopreviamente desde un sistema de diseo asistido por computador (CAD).

Los mtodos de corte no mecnico ms empleados son oxicorte, plasma, lser ychorro de agua, dependiendo de la naturaleza del material a cortar. En todos ellosel robot transporta la boquilla por la que se emite el material de corte, proyectandoste sobre la pieza al tiempo que sigue una trayectoria determinada.

Las piezas a cortar pueden disponerse en varias capas, unas encima de otras,realizndose el corte simultneo de todas ellas (mtodo de corte de patrones en laindustria textil).

Si bien el oxicortante y el corte por plasma son tecnologas muy extendidas, yconsecuentemente bien conocidas, no ocurre lo mismo en el corte por lser y porchorro de agua, de ms reciente aparicin. La disposicin tpica del robot en elcorte por chorro de agua es el robot suspendido trabajando sobre las piezasfundamentalmente en direccin vertical.

El robot porta una boquilla de pequeo dimetro (normalmente de 0.1mm.) por laque sale un chorro de agua, en ocasiones con alguna sustancia abrasiva, a unavelocidad del orden de 900 m/s, y a una presin del orden de 4000 kg/cm. Elsistema completo precisa de bomba, intensificador, reguladores de presin yelectro vlvulas.

El corte por chorro de agua puede aplicarse a materiales como alimentos, fibra devidrio, PVC, mrmol, madera, goma espuma, neopreno, yeso, tela, cartn, eincluso a metales como aluminio, acero y titanio. En estos casos se aade al aguauna sustancia abrasiva.

Las principales ventajas del corte por chorro de agua frente a otros sistemas son:

- No provoca aumento de temperatura en el material

- No es contaminante

- No provoca cambios de color

- No altera las propiedades de los materiales

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- El coste de mantenimiento es bajo.

Los robots empleados requieren control de trayectoria continua y elevadaprecisin. Su campo de accin vara con el tamao de las piezas a cortar siendo,en general, de envergadura media (de 1 a 3 metros de radio). En este sentido,como se ha comentado, con mucha frecuencia se dispone al robot suspendidoboca abajo sobre la pieza.

3.3 Investigue y documente el concepto control en lazo cerrado

- Sistemas de control realimentados o en lazo cerrado.

Servo control o Control de lazo cerrado. Consiste en retroalimentacin continuarespecto a la velocidad, direccin y posicin de los movimientos del robot. Losrobots controlados por servomecanismos, pueden separarse en dos clasesprincipales: robots punto a punto (PTP) y de trayectoria continua (CP).

Existen muchas actividades que requieren un control preciso de la trayectoriaentre 2 puntos: la soldadura continua y la pintura por roco. En este caso el controlPTP puede ser inadecuado y posiblemente resulte necesario emplear un controlCP. Sus ventajas son:

a. Alto costo. b. Se usa donde la ruta de movimiento es crtica. c. Gran capacidad de retroalimentacin. d. Puede realizar una gran diversidad y complejidad de tareas.Lazo Cerrado

La mayora de los sistemas de robots industriales poseen un control en lazocerrado, el cual emplea un transductor o sensor para determinar la posicin realde la articulacin o del elemento terminal, cuya informacin se compara con elvalor deseado, haciendo que el efector final acte en base a dicho parmetro. Elerror entre estas dos magnitudes, se trata de diversas formas para obtener unaseal final, que, aplicada a los elementos motrices, hace que se vare la posicinreal hasta hacerla coincidir con la deseada.

En la imagen se muestra un diagrama bloques de un controlador en lazo cerrado,en el que la seal que acta sobre el motor es proporcional a la seal de error(posicin deseada menos posicin real), de forma que la relacin entre la salidadel controlador y la seal de error es constante.

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3.4 Desde el punto de vista de software, entre un robot de soldadura porpuntos y uno de soldadura por arco continua Cul de los dosanteriores, considera es el ms sencillo de modelar(matemticamente) y por qu?

Los encargados de la soldadura por puntos de resistencia en la fabricacinson los robots, estn programados mediante software con los parmetros para lasoldadura como la intensidad de corriente, el tiempo de soldadura, y la presin deapriete dependiendo del grosor de las chapas y de los materiales a unir comodescribamos antes. Para realizar la soldadura por puntos se aplica sobre laschapas a unir una corriente elctrica. Esta corriente se transmite a travs de unoselectrodos con una determinada presin lo que eleva la temperatura de losmateriales en ese punto a un estado pastoso en el cual se unen debido a lapresin ejercida en el procedimiento (forja).

La soldadura por arco es un proceso de soldadura continua en oposicin ala soldadura por punto que podra llamarse un proceso discontinuo. La soldadurade arco continua se utiliza para obtener uniones largas o grandes unionessoldadas en las cuales, a menudo, se necesita una cierre hermtico entre las dospiezas de metal que se van a unir. El proceso utiliza un electrodo en forma debarra o alambre de metal para suministrar la alta corriente elctrica de 100 a 300amperes

Se puede concluir que es mejor utilizar el robot de soldadura por puntos yaque este necesita menos para metros de programacin

3.5 Cuntos grados de libertad necesita un robot manipulador para que

pueda alcanzar y orientar su pinza en un ambiente 3d? Explique.Es un mecanismo con seis grados de libertad, para colocar un objeto en

cualquier punto del espacio a su alcance y con cualquier orientacin. Los robotsindustriales, tienen tres grados de libertad que se emplean para definir la posicinen el espacio y los otros tres para orientar la mano de sujecin o herramienta.

3.6 Defina si la siguiente afirmacin es falsa o verdadera y explique.Despus de programar la primera vez a un robot manipulador para quellegue exactamente a cierto punto, esta labor no se requiere repetirpuesto que se considera que el robot realizar la tarea siempre con la

misma exactitud y precisin.Se podra decir que la afirmacin es verdadera ya que si el robot fue

programado para cumplir con una funcin en especial, este debe seguirejecutando el programa original. Solo podra presentarse una falla ante unaperturbacin externa del sistema, siendo este el caso donde debera modificarse elprograma original.

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3.7 Defina si la siguiente afirmacin es falsa o verdadera y explique. Paraun robot usado en manipulacin de elementos de un laboratorio esms importante la exactitud que la repetiblidad.

Exactitud y Repetibilidad:

1. La resolucin: el uso de sistemas digitales, y otros factores que slo sonun nmero limitado de posiciones que estn disponibles. As el usuario ajusta amenudo las coordenadas a la posicin discreta ms cercana.

2. La cinemtica el error modelado: el modelo de la cinemtica del robot noempareja al robot exactamente. Como resultado los clculos de ngulos de la

juntura requeridos contienen un error pequeo.

3. Los errores de la calibracin: la posicin determinada durante lacalibracin puede estar apagada ligeramente, mientras se est produciendo unerror en la posicin calculada.

4. Los errores del azar: los problemas se levantan conforme el robotopera. Por ejemplo, friccin, torcimiento estructural, la expansin termal, larepercusin negativa / la falla en las transmisiones, etc. pueden causar lasvariaciones en la posicin.

La Exactitud de punto:

1. Cmo el robot consigue al punto deseado 2. Esto mide la distancia entrela posicin especificada, y la posicin real del efector de extremo de robot. 3. LaExactitud de punto es ms importante al realizar fuera de la lnea programando,porque se usan las coordenadas absolutas.

Repetibilidad:

1. Cmo el movimiento del robot es a la misma posicin como el mismomovimiento hecho antes.

2. Una medida del error o variabilidad al alcanzar repetidamente para unasola posicin.

3. ste slo es el resultado de errores del azar 4. La repetibilidad de punto es a menudo ms pequea que la exactitud.

La Resolucin de punto est basada en un nmero limitado de puntos queel robot puede alcanzar para stos se muestran aqu como los puntos negros.Estos puntos estn tpicamente separados por un milmetro o menos,

dependiendo del tipo de robot. Esto es ms complicado por el hecho que elusuario podra pedir una posicin como 456.4mm, y el sistema slo puede moveral milmetro ms cercano, 456mm, ste es el error de exactitud de 0.4mm.

Exactitud de un manipulador de robot

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En una situacin ideal el manipulador podra para en un punto especifico, laexactitud podra ser la mitad del control de resolucin este podra ser la divisin detrabajo ms pequea que podra ser dividida (resolucin de los componentesdigitales). La Cinemtica de punto y errores de la calibracin son bsicamente el

cambio en los puntos en el espacio de trabajo que produce un error `E.Tpicamente las caracterstica tcnicas del vendedor asumen esa calibracin y loserrores modelados son cero.

Error en la ubicacin de un manipulador

Los puntos al azar son errores que impedirn al robot volver a la mismasituacin exacta cada tiempo, y esto puede mostrarse con una distribucin deprobabilidad sobre cada punto.

Precisin en la repetibilidad: esta magnitud establece el grado de exactituden la repeticin de los movimientos de un manipulador al realizar una tareaprogramada. Dependiendo del trabajo que se deba realizar, la precisin en larepetibilidad de los movimientos es mayor o menor. As por ejemplo, en labores deensamblaje de piezas, dicha caracterstica ha de ser menor a +-0.1mm. Ensoldadura, pintura y manipulacin de piezas, la precisin en la repetibilidad estcomprendida entre 1 y 3mm y en las operaciones de mecanizado, la precisin hade ser menor de 1mm.

La Resolucin del mando: la resolucin espacial es el incremento mspequeo de movimiento en que el robot puede dividir su volumen de trabajo. Laresolucin espacial depende de dos factores: los sistemas que controlan laresolucin y los robots las inexactitudes mecnicas. Es ms fcil de conceptuarestos factores por lo que se refiere a un robot con 1 grado de libertad.

Control de la resolucin: es determinado por el sistema de mando deposicin del robot y su sistema de medida de regeneracin. Es la habilidad de loscontroladores de dividir el rango total de movimiento para la juntura particular enincrementos individuales que pueden dirigirse en el controlador. Los incrementos aveces son llamados el direccionamiento parte. La habilidad de dividir el rango de la

juntura en los incrementos depende de la capacidad de almacenamiento en lamemoria de mando. El nmero de incrementos separados, identificables (eldireccionamiento apunta) para un eje particular es:

Numero de incrementos = 2(exp)n.

3.8 Considere la siguiente afirmacin y determine su nivel de veracidad.Para un robot de transferencia de material el subsistema de softwarees menos importante que el subsistema de sensores

No, para un robot de transferencia de materiales el subsistema de softwarees muy importante puesto que el trabajo de el depende de los datos cargados en

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su unidad de procesamiento, ya que es un robot que desempea tareas de lasmas sencillas de realizar por lo que el robot no dispone de gran cantidad desensores que lo comunique con el medio en el cual se desempea y no es unequipo muy

sofisticado.

3.9 En un robot industrial, Por qu son necesarios tanto sensoresinternos como externos? Explique.

los robots se constituyen como los sentidos para los seres humanos, si bienla amplitud de sensores que hasta el momento se han desarrollado permiten quelas capacidades de los robots sean mucho mayores a las de cualquier persona,adems cuentan con la apreciacin perfecta de las maquinas, por lo que lascapacidades son mucho mayores y ms exactas.

Los sensores pueden llegar a determinar muchsimos elementos para losrobots ya que por ejemplo hay algunos que pueden llegar a determinar tantofactores de orientacin como elementos trmicos, as como tambin hay algunos

que pueden llegar a determinar factores mucho ms complejos como sonidos, orastros o partculas en el aire que pueden llegar a ser evaluadas en ese mismoinstante por los robots.

Los sensores determinan las capacidades de los robots, hemos visto desdeque comenzamos a escribir que han ido desarrollando hasta lo que sera loproporcional al tacto humano, dando a los brazos robticos la posibilidad dedetectar el material que estn manipulando, para que no vaya a ejercer unapresin desmedida y termine rompiendo la pieza que tiene en su poder.

En lo que tiene que ver con la seguridad, los sensores pueden llegar a serlas herramientas que terminen dando un informe completamente detallado para

todos los dispositivos, en muchos casos la presencia de estas herramientaspueden determinar un informe preciso de inteligencia, algo que para los ejrcitos

es de vital importancia, tanto en las instancias previas a una misin comoen el desarrollo de la misma. Todo esto para determinar que los sensoresexternos y los sensores internos son muy importantes para el robot, los externoscontrolan el entorno y los internos autocontrolan todas las operaciones internas delrobot.

Existen dos tipos de sensores: externos e internos.

Sensores externos

TCTILES o De contacto o Analgicos e individuales o Matriciales opticos o Resistivos

DE PROXIMIDAD VISUALES

o Exploracin visual o Cmaras de TV.Sensores internos

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Los sensores internos aportan informacin sobre el propio robot acerca desu movimiento, posicin, velocidad aceleracin y fuerza.

MOVIMENTO Y POSICIN o Movimiento rectilneo

Potencimetros Transformadores variables o Rotacin Digitales Incrementales Absolutos Analgicos Sincros ResolversVELOCIDAD o Analgicos o Digitales

ACELERACINFUERZA

Fase 4. (individual) Ingrese a la biblioteca virtual de la universidad:

4.1 Descargue el siguiente documento: Capitulo de: Build Your OwnCombat Robot

4.2 Basndose en la seccin del libro responda los siguientesinterrogantes:

a. Cules son las secciones de Power TransmissionBasics?

Fundamentos de transmisinReduccin simpleReduccin dobleTorqueFuerza

Localizacin de los componentes de locomocinMontaje de los motoresConsideraciones trmicas de los motoresMtodos de transmisin de potenciaSistemas de transmisin por cadenasSistemas de transmisin por correasCorreas en v y correas dentadas

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Correas planasCajas de cambiosMontaje de los engranajesReductores de velocidad

b. Cul es el objetivo principal de una transmisin?

El propsito de la transmisin de energa es reducir la velocidad del motor acierta velocidad utilizable para el robot y para transmitir la potencia a las ruedas.La velocidad de un robot es una funcin de la velocidad de rotacin de las ruedasy el dimetro de las ruedas.

C. Usando la ecuacin 6.2,si cierto robot tiene ruedas de 10 pulgadas

de Dimetro y requiere moverse a una velocidad de 10 Km/H Culdebe ser la velocidad rotacional de las rudas del robot.Ecuacin

Donde:

Datos:

V = 15 Km/h1 Km = 100000 Centmetros1 Hora = 60 Minutos.

15 Km/h =

1 Pulgada = 2.54 Centmetros25000 Centmetros = 9842.52 Pulgadas.

d. En la figura 6.1 esquema de la izquierda, Es cierto que estepermite reducir la velocidad?Que sucede con el torque? Justifique.

La velocidad no es posible aumentarla ya que como vemos en la ecuacin

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donde

Siempre nos resultar N2 menor, ya que el Dimetro de la

rueda 2 es mayor a la rueda 1, y por lo tanto el engranaje de salida girara mslento, y la direccin de los engranajes es opuesta.

Con relacin al torque, este se incrementa ya que la velocidad disminuye, y

como vemos en la ecuacin, , como D2 es mayor a D1 por lo tanto T2se incrementa.

e. Si el motor de cierto robot entrega 3600 rpm, y usteddesea que las ruedas de su robot giren a 36 rpm Culesquema de transmisin usara? Justifique.

Usara el Sistema de Reduccin de doble velocidad, Esquema 6.2 b), ya que este mepermite obtener engranajes de dimetros menores, a los que me producira utilizar el

esquema 6.1 que debido a la relacin de velocidad, obtendra dimetros muy grandes y

resultando un diseo demasiado complejo.

Por lo tanto,

Es decir que necesitaramos un engranaje D2, 200 veces mayor a D1

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CONCLUSIONES

Con este trabajo se conoci la importancia de la funcionalidad de los robotsindustriales desde sus ventajas hasta las desventajas.

Tambin se habl de la importancia de los sensores interno y externos as comola transmisin de informacin, funcionamiento de poleas entre otros

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BIBLIOGRAFIA

Ing. Herrn Suarez Jos Miguel, Modulo Evaluacin de software UNAD, Tunja,2006.

http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esotecnologia/quincena11/pdf/quincena11.pdf