Tema: Morfología de Robots - udb.edu.sv · 2 Fundamentos de Robótica, Guía 3 Figura 1. Distintos tipos de articulaciones para robots Cada uno de los movimientos independientes

1Fundamentos de Robótica, Guía 3

Tema: Morfología de Robots

• Reconocimiento de las distintas morfologías y elementos de transmisión demovimiento mecánico

• Identificar las partes constitutivas de un Robot

• Describir las partes de los elementos de transmisión de movimiento

• Determinar los grados de libertad que poseen los robots del ICIM

1. 1 Brazo Robot RV-3SB2. 1 Brazo Robot RV-2AJ3. 1 Almacén automatizado.

Un robot está formado por los siguientes elementos: estructura mecánica, transmisiones,sistema de accionamiento, sistema sensorial, sistema de control y elementos terminales.Estructura mecánica de un robotMecánicamente, un robot está formado por una serie de elementos o eslabones unidosmediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabonesconsecutivos. La constitución física de la mayor parte de robots industriales guarda ciertasimilitud con la anatomía del brazo humano, por lo que en ocasiones, para hacer referencia alos distintos elementos que componen el robot, se usan términos como cuerpo, brazo, codo ymuñeca.El movimiento de cada articulación puede ser de desplazamiento, de giro, o de unacombinación de ambos. De este modo son posibles los seis tipos diferentes de articulacionesque se muestran en la figura 1, aunque, en la práctica, en los robots sólo se emplean la derotación y la prismática.

Contenidos

Objetivos Específicos

Material y Equipo

Introduccion Teórica

Facultad: IngenieríaEscuela: ElectrónicaAsignatura: Fundamentos de Robótica

2 Fundamentos de Robótica, Guía 3

Figura 1. Distintos tipos de articulaciones para robotsCada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación conrespecto a la anterior, se llama grado de libertad (GDL). En la figura 1 se indica el númerode GDL de cada tipo de articulación. El número de grados de libertad del robot viene dadopor la suma de los grados de libertad de las articulaciones que lo componen. Puesto que,como se ha indicado, las articulaciones empleadas son únicamente las de rotación yprismática con un solo GDL cada una, el número de GDL del robot suele coincidir con elnúmero articulaciones de que se compone.El empleo de diferentes combinaciones de articulaciones, da lugar a diferentesconfiguraciones, con características a tener en cuenta tanto en el diseño y construcción delrobot como en su aplicación. La figura 2 muestra las más comunes.

Figura 2. Configuraciones más frecuentes en robots industriales.Transmisiones y ReductoresLas transmisiones son los elementos encargados de transmitir el movimiento desde losactuadores hasta las articulaciones. Se incluirán junto con las transmisiones a losreductores, encargados de adaptar el par y la velocidad de la salida del actuador a los


valores adecuados para el movimiento de los elementos del robot.Transmisiones:Dado que un robot mueve su extremo con aceleraciones elevadas, es de gran importanciareducir al máximo su momento de inercia. Del mismo modo, los pares estáticos que debenvencer los actuadores dependen directamente de las masas al actuador. Por estos motivosse procura que los actuadores, por lo general, más pesados, estén lo más cerca posible de labase del robot. Esta circunstancia obliga a utilizar sistemas de transmisión que trasladen elmovimiento hasta las articulaciones, especialmente a las situadas en el extremo del robot.Asimismo, las transmisiones pueden ser utilizadas para convertir el movimiento circular enlineal o viceversa, lo que en ocasiones puede ser necesario.Tabla 1. Sistemas de transmisión para robots

Entrada- Salida Denominación Ventajas Inconvenientes

Circular-Circular Engranaje Pares altos Holguras

Correa dentada Distancia grande -

Cadena Distancia grande Ruido

Paralelogramo - Giro limitado

Cable - Deformabilidad

Circular-Lineal Tornillo sin fin Poca holgura Rozamiento

Cremallera Holgura media Rozamiento

Linear-Circular Paral. Articulado - Control difícil

Cremallera Holgura media Rozamiento

Reductores:En cuanto a los reductores, al contrario que con las transmisiones, sí que existendeterminados sistemas usados de manera preferente en los robots industriales. Esto se debea que a los reductores utilizados en robótica se les exige unas condiciones defuncionamiento muy restrictivas. La exigencia de estas características viene motivada por lasaltas prestaciones que se le piden al robot en cuanto a precisión y velocidad deposicionamiento.


ActuadoresLos actuadores tienen por misión generar el movimiento de los elementos del robot según lasórdenes dadas por la unidad de control. Los actuadores utilizados en robótica puedenemplear energía neumática, hidráulica y eléctrica.Tabla 2. Características de distintos tipos de actuadores para robots

Neumático Hidráulico Eléctrico

Energía Aire a presión Aceite mineral Corriente eléctrica

(5 a 10 bar) (50 a 100 bar)

Opciones -Cilindros Cilindros Corriente continua

-Motor de paletas Motor de paletas Corriente alterna

-Motor de pistón Motor de pistones axiales Motor paso a paso

Ventajas -Baratos Rápidos Precisos

-Rápidos Alta relación potencia-peso Fiables

-Sencillos Autolubricantes Fácil control

-Robustos Alta capacidad de carga Sencilla instalación

Estabilidad frente a cargas Silenciosos

estáticas

Desventajas - Dificultad de - Difícil mantenimiento Potencia limitada

Control continuo - Instalación especial

- Instalación especial (filtros, eliminación aire)

(compresor, filtros) - Frecuentes fugas

- Ruidoso - Caros

Sensores internosPara conseguir que un robot realice su tarea con la adecuada precisión, velocidad einteligencia, será preciso que tenga conocimiento tanto de su propio estado como del estado


de su entorno. La información relacionada con su estado (fundamentalmente la posición desus articulaciones) la consigue con los denominados sensores internos, mientras que la quese refiere al estado de su entorno, se adquiere con los sensores externosTabla3. Tipos de sensores internos de robots

- Inductivo

- Capacitivo

- Efecto hall

Presencia - Célula Reed

- Óptico

- Ultrasónico

- Contacto

- Potenciómetros

- Resolver

Analógicos - Sincro

- Inductosyn

- LVDT

Posición

- Encoders absolutos

Digitales - Encodersincrementales

- Regla óptica

Velocidad - Tacogenerador


Elementos terminalesLos elementos terminales, también llamados efectores finales (end effector) son losencargados de interaccionar directamente con el entorno del robot. Pueden ser tantoelementos de aprehensión como herramientas.Los elementos de sujeción se utilizan para agarrar y sostener los objetos y se suelendenominar pinzas. Se distingue entre las que utilizan elementos de agarre mecánico y lasque utilizan algún otro tipo de dispositivo (ventosas, pinzas magnéticas, adhesivas, ganchos,etc.).Tabla 4. Sistemas de sujeción para robotsTipos de sujeción Accionamiento Uso

Pinza de presión Neumático o eléctrico Transporte y manipulación de piezas sobre

- desp. Angular las que no importe presionar

- desp. lineal

Pinza de enganche Neumático o eléctrico Piezas de grandes dimensiones o sobre las

que no se puede ejercer presión.

Ventosas de vacío Neumático Cuerpos de superficie lisa poco porosa

(cristal, plástico, etc.).

Electroimán Eléctrico Piezas ferromagnéticas

Parte 1. Brazo Robot de la estación del CNC,1. Se le asignara para que pueda realizar la práctica, el control de mando Teach, para

que pueda verificar, los diferentes movimientos y ejes que posee, complete laspreguntas que se le hacen a continuación, según sean sus observaciones.

figura 3. Control de mando Teach.

Procedimiento


2. Al observar el Brazo Robot, determine:a) Estructura:

Figura 4. Brazo Robot marca RV-2AJ.

- Tipo de configuración: _______________________________________________

- Grados de libertad: __________________________________________________

- Tipos de Articulaciones: ______________________________________________

- Número de Eslabones: ________________________________________________

- Tipo de actuadores: __________________________________________________


b) Transmisiones: (Describir los elementos de transmisión, como piñones, cadenas,reductores, poleas, cables), haga esquemas de estos elementos, de ser necesariodesarmar una parte del brazo, hágalo con cuidado de volverlo a armar correctamente._____________________________________________

c) Actuadores: _________________________________________________________

d) Sensores: ___________________________________________________________

e) Elemento terminal: ___________________________________________________

Parte 2. Brazo Robot RV-3SB

Figura 5. Vista lateral de brazo robot RV-3SB.1. Al observar el Brazo Robot , y con la ayuda del control de mando Teach

determine:


a) Estructura:






b) Transmisiones: (Describir los elementos de transmisión, como piñones, cadenas,reductores, poleas, cables) haga esquemas de estos elementos, de ser necesariodesarmar una parte del brazo, hágalo con cuidado de volverlo a armar correctamente._____________________________________________________________________

c) Actuadores: _________________________________________________________

d) Sensores: ___________________________________________________________

e) Elemento terminal: _________________________________________________

Parte 3 almacén automatizado.Auxilice del control de entrenamiento Teach para verificar los movimeintos y las articulacionesque posee el robot de servicio del almacén automatizado, verifique y complete las siguientespreguntas relacionadas con esta parte.


Fig. 6 almacén automatizado.

1 .Al observar el Almacen, y con la ayuda del control de mando Teach determine:

a) Estructura:






b) Transmisiones: (Describir los elementos de transmisión, como piñones, cadenas,reductores, poleas, cables) haga esquemas de estos elementos, de ser necesariodesarmar una parte del brazo, hágalo con cuidado de volverlo a armar correctamente._____________________________________________________________________


c) Actuadores: _________________________________________________________

d) Sensores: ___________________________________________________________

e) Elemento terminal: _________________________________________________

• Presente la guía con todas las respuestas a las preguntas que se formulan.

• Presente el diseño del sistema de control del robot LabVolt considerando el tipo deactuadores que posee.

• Investigue acerca de los controladores de robots industriales, qué tipo de energíautilizan sus actuadores y qué tipo de configuraciones presentan

• Barrientos, Antonio; Peñín, Luis Felipe; Balaguer, Carlos; Aracil, Rafael Fundamentos deRobótica Edit. McGraw-Hill/Interamericana de España S.A.U. 1997

Bibliografía

Investigación Complementaria

Análisis de Resultados


EVALUACION

% 1-4 5-7 8-10 Nota

CONOCIMIENTO

25% Conocimiento deficiente delos fundamentos teóricos

Conocimiento yexplicación incompleta delos fundamentos teóricos

Conocimiento completo yexplicación clara de losfundamentos teóricos

APLICACIÓNDELCONOCIMIENTO

70% No realizó el análisis deresultados no tomando notade los datos obtenidos de losbrazos

Realizó el análisis deresultados pero dejó partessin contestar

Realizó completamente elanálisis de resultados consus correspondientesdibujos y gráficas

ACTITUD 2.5% Es un observador pasivo. Participa ocasionalmente olo hace constantementepero sin coordinarse con sucompañero.

Participa propositiva eintegralmente en toda lapráctica.

2.5% Es ordenado; pero no hace unuso adecuado de los recursos

Hace un uso adecuado delos recursos, respeta laspautas de seguridad; peroes desordenado.

Hace un manejoresponsable y adecuado delos recursos conforme apautas de seguridad ehigiene.

TOTAL 100%

Hoja de cotejo: 3

Guía 3: Morfología de Robots

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Maquina No:

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