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Robótica

TEMA 1:PRINCIPIOS BÁSICOS DEROBÓTICAMartin Mellado ([email protected])

Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática (DISA)Facultad de Informática de Valencia (FIV)Universidad Politécnica de Valencia (UPV)

Principios básicos de robótica Martin Mellado DISA - UPV1

Universidad Politécnica de Valencia (UPV)

Tema 1Principios básicos de robótica

OBJETIVOS

• Conocer cómo es la estructura funcional de un robotS b di ti i l t d• Saber distinguir los componentes de un robot

• Comprender el papel de cada componenteComprender el papel de cada componente de un robot


Tema 1Principios básicos de robótica

CONTENIDOS

1. Estructura de un robot2. Componentes de un robot

Si t d t l• Sistema de control• Accionadores• Articulaciones y transmisionesArticulaciones y transmisiones• Captadores propioceptivos• Captadores extereoceptivos


Estructura y componentes de un robot

Comandos e Acción

y p

Unidad deProgramaciónUsuario

Comandos eInstrucciones

Acciónde Control

InteracciónProgramacióny Operación

EntornoSistema

de Control

RobotMecánico

ProgramaciónInformación Estado

de Control y Herramienta

Componentes del robot:Si t d t l- Sistema de control

- Accionadores- Articulaciones y transmisiones- Articulaciones y transmisiones- Captadores propioceptivos- Sensores extereoceptivos


p

Sistema de control

El sistema de control es un ordenador industrialEl sistema de control es un ordenador industrialcon los siguientes elementos adicionales:– Tarjetas convertidoras D/A para salida de controlj p– Tarjetas de etapa de potencia para alimentación de

los motores del robot– Tarjetas de adquisición de datos para obtener

información de los captadores propioceptivosTarjetas de entrada/salida digitales– Tarjetas de entrada/salida digitales

– Tarjetas convertidoras D/A y A/D para las salidas yentradas analógicasg

– Tarjetas de comunicación: serie, paralelo, Ethernet...


Sistema de control

L i t d t l d b t dLos sistemas de control de robot puedentrabajar normalmente en dos modos:M d l d ió E l d l• Modo manual o de programación. Es el modo en el que se programa el robot y se introducen comandos para su ejecución inmediata. Normalmente en este p jestado el robot tiene limitada su velocidad.

• Modo automático. Es el modo en el que se ejecutan ( i d i t i ) t tprogramas (secuencia de instrucciones) tanto paso a

paso para depuración como a velocidad de ciclo de trabajo.j


Sistema de control

Principales funciones del sistema de control:• Controlar la interfaz de comunicación con el

usuario• Generar y controlar los movimientos del robotGenerar y controlar los movimientos del robot• Controlar la herramienta y otros dispositivos

externosexternos• Controlar las comunicaciones con otros

dispositivosdispositivos


Sistema de control

El software de control debe tener una serie demódulos que se encarguen de aspectos:– Control de interfaz y unidad de programación– Gestión de programas robot e interpretación de– Gestión de programas robot e interpretación de

instrucciones y comandos– Gestión de las comunicaciones– Gestión de las entradas/salidas– Gestión de la herramienta– Monitorización y excepciones– Sincronización o puesta a cero del robot– Geometría del robot– Cinemática del robot– Dinámica del robot

G ió i l ió d i– Generación e interpolación de trayectorias– Bucles de control


Accionadores

Accionadores neumáticos:U d l i• Uso del aire

• Poco potentes y controlables• Económicos y rápidosEjemplos de Manipuladores Neumáticosj p p


Cortesía Chanto Cortesía Chanto Cortesía Advance Manipulator Specialists

Accionadores

Accionadores hidráulicos:U d lí id ( it i ibl )• Uso de líquidos (aceites incomprensibles)

• Potentes y más controlables• CarosEjemplos de Manipuladores hidráulicosj p p


Cortesía Vulcan Europe Cortesía Vulcan Europe

Accionadores

Accionadores electromagnéticos:M• Motores paso a paso:• No suministran mucha potencia

Sól b li• Sólo robots muy ligeros• Motores corriente continua (DC):

• Han sido muy utilizados, hoy menos• Motores de corriente alterna (AC):

• Hoy en día los más usados• Principalmente motores brushless


Articulaciones

Tipos de Articulaciones:• Prismáticas:• Prismáticas:

Hay desplazamiento lineal

• De revolución:Hay rotación entre dos elementos

Las articulaciones dobles y rótulas no se usanLas articulaciones dobles y rótulas no se usanpor su fragilidad y dificultad de controlar


Transmisiones

Aspecto fundamental para el diseño de un robotDónde colocar los motores?¿Dónde colocar los motores?


Cortesía Reis

Tipos de transmisionesTransmisiones por:cadena correa dentada tornillo sin fin

p

cadena correa dentada tornillo sin fin


Tipos de transmisionesTransmisiones sin/con paralelogramo articulado

p

Hay ventajas ei i tinconvenientespara ambos métodos


Cortesía Kuka

Tipos de transmisiones

Transmisiones

p

Transmisiones por varillas paralelas

C t í ABBCortesía ABB

Cortesía ABB


Tipos de transmisiones

Transmisiones j

p

por engranajes


Cortesía Unimation

Captadores propioceptivos

Encoders ópticos (incrementales y absolutos)

p p p p


Captadores extereoceptivos

Sensores que obtienen:

p p

Sensores que obtienen:– Información lógica o binaria:

• Sensor de presencia, de contacto, barrera óptica, …– Información analógica:

• Sensor de distancia, ángulo, temperatura, brújula, …I f ió ltidi i l– Información multidimensional:

• Sensor de fuerza (3D y 6D), pieles de contacto, …

– Cámaras de visión:• 2D, 3D, térmica,…


Tema 1Principio básicos de robótica

CONCLUSIONES

• Se ha presentado la estructura de los sistemas robotizadosS h di ti id l dif t• Se han distinguido los diferentes componentes de los robots y sus principales característicascaracterísticas


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