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Robótica

TEMA 3:ROBOTS MANIPULADORES INDUSTRIALESMartin Mellado ([email protected])

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

Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV1

Universidad Politécnica de Valencia (UPV)

Tema 3Robots manipuladores industriales

OBJETIVOS

• Conocer y saber distinguir las diferentes configuraciones de robots manipuladores i d t i lindustriales

• Comprender las ventajas de cada configuraciónconfiguración

• Aprender las características más significativas de los robots manipuladores industriales



CONTENIDOS

1. Configuraciones• Configuraciones del brazo

Config raciones de m ñeca• Configuraciones de muñeca2. Características


ConfiguracionesCadena cinemática abierta:• Base: extremo fijo • Elemento terminal: extremo libre

g

j

Articulaciones del brazo: Articulaciones de muñeca:• RRR• RRP (RPR, PRR)• RPP (PRP PPR)

• R• RR• RRR• RPP (PRP, PPR)

• PPP• RRR

Robots redundantes: Más de 6 ejes

C id i N j d l b tConsideraciones - No son ejes del robot:• Ejes externos• Movimientos de la herramienta


• Movimientos de la herramienta

Ejes externosj

Cortesía KukaCortesía Kuka


Cortesía Fanuc Cortesía Motoman

Configuraciones del brazo

Robot angular (articulado, de revolución o antropomórfico):RRR: vertical de cadera horizontales de hombro y codo

g

RRR: vertical de cadera, horizontales de hombro y codoBrazo-robot más comúnVolumen de trabajo prácticamente esféricojOpciones: Hombro y/o codo desplazado

Con/sin paralelogramo


Robots angulares sin paralelogramog p g

Cortesía KukaCortesía ABBCortesía Fanuc

Cortesía Nachi

Cortesía Reis


Cortesía Motoman Cortesía Kawasaki Cortesía Staubli

Robots angulares con paralelogramog p g

Cortesía Kawasaki


Cortesía ABBCortesía ABB

Robots angulares con doble paralelogramog p g

Cortesía FanucCortesía ABB


Cortesía MotomanCortesía Kuka


Robot esférico (configuración pionera):RRP: Vertical de cadera horizontal de hombro y extensión

g

RRP: Vertical de cadera, horizontal de hombro y extensiónVolumen de trabajo prácticamente esféricoConfiguración robustagOpción pendular (bajas inercias y altas aceleraciones)

Cortesía Unimate

Cortesía Kuka

Cortesía Unimate


Cortesía PRAB


Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm):RRP: Verticales de cadera y codo extensión vertical

g

RRP: Verticales de cadera y codo, extensión verticalVolumen de trabajo cilíndricoOpciones RRP y PRR


Cortesía AdeptCortesía Motoman

Cortesía Sankyo


Robot cilíndrico:PRP: Vertical de cadera y extensiones vertical y horizontal

g

PRP: Vertical de cadera y extensiones vertical y horizontalVolumen de trabajo cilíndricoPrácticamente en desuso



Robot cartesiano:PPP: tres ejes prismáticos ortogonales

g

PPP: tres ejes prismáticos ortogonalesVolumen de trabajo prismáticoRobustos de grandes cargasg gOpción porticada

Cortesía ABB

Cortesía Wittmann

Cortesía Sankyo


Cortesía Reis

Configuraciones especiales del brazo

Robots con estructuras paralelasRobots delta

g p

Robots delta

Cortesía ABB

Cortesía Fanuc

Cortesía SEF


Cortesía Fanuc Cortesía ABB


Angular de configuración especial

g p

Cortesía Kuka


Cortesía ABB

Configuraciones especiales del brazoRobot angular redundante

g p


Cortesía Mitsubishi

Configuraciones especiales del brazoRobot angular redundante y doble

g p

Cortesía Motoman



Robot redundante con articulaciones R y P

g p

Cortesía Mauersberger



Robot SCARA de brazo doble

g p

Cortesía Mitsubishi


Configuraciones de la muñeca

Muñeca en línea (in-line) o RPY (roll-pitch-yaw)

g

( ) ( p y )Tres ejes de giro perpendiculares (con punto común)Muñeca más usada (facilidad de construcción y economía)P bl li it d i t fi ió d dProblemas: rango limitado, existe configuración degenerada

Cortesía ABB

Cortesía Kuka


Cortesía ABB


Muñeca PR (pitch roll)

g

Muñeca PR (pitch-roll)Robots de 5 ejesEn línea sin la 4ª articulación



Muñeca de giro (roll)Un único eje de giro

g

Un único eje de giroPerpendicular a la brida final del robot

Robots de 4 ejes (cartesianos, SCARAS y deltas)j ( y )Opción con paralelogramo

Robots angulares de doble paralelogramo


Cortesía FanucCortesía Sankyo


Muñeca desplazada (offset wrist)Configuración en línea con último eje desplazado

g

Configuración en línea con último eje desplazadoRango ilimitado y mayor volumen de trabajo de la muñeca

Cortesía ComauCortesía KukaC s


Cortesía ComauCortesía Kuka


Muñeca tres giros o de triple giro (triple roll wrist)3 ejes de giro no perpendiculares (hay opción desplazada)

g

3 ejes de giro no perpendiculares (hay opción desplazada)Construida con 4 articulaciones acopladas (cara y compleja)Rango ilimitado y mayor volumen de trabajo de la muñecag y y j

Cortesía Kuka Cortesía Kuka

Robots manipuladores industriales Martin Mellado DISA - UPV24Cortesía Kuka Cortesía Motoman

Cortesía Nachi

Características de los robots industriales manipuladores

• Ejes de movimiento• Volumen de trabajo

p

anc

e ve

rtica

al• Volumen de trabajo• Alcance

Alcance horizontal

Alca

Cortesía Fanuc


Cortesía ABBCortesía Staubli

Características de los robots industriales manipuladoresCarga

SuplementariaCarga

p

Ca

rga

mie

nta

+p

ieza

)(h

erra

Cortesía Kuka

Cortesía Motoman


Cortesía Kuka

Características de los robots industriales manipuladoresClasificación por carga y alcance

p

Según la carga soportada por un robot angular y su alcance se puede establecer la siguiente clasificación(las barreras son estimativas):( )

-Robots compactos: alcance hasta medio metro y hasta 5 Kg de carga-Robots pequeños: alcance hasta metro y medio y hasta 10 Kg de cargap q y y g g-Robots medianos: alcance hasta dos metros y hasta 100 Kg de carga-Robots pesados: alcance mayor de 2 metros y más de 100 Kg de carga

SCARA: soportan cargas pequeñas o como mucho medias (hasta 25 Kg)

ROBOTS CARTESIANOS DE TIPO PORTICADO: pueden llegar en versiones especiales a soportar más de una tonelada de carga

DELTA: soportan cargas muy pequeñas (hasta 3Kg)


Características de los robots industriales manipuladoresPrecisión y repetibilidad

p

LocalizacionesAlcanzadas

Repetibilidad

Alcanzadas

Localización Programada(ajustada a la resolución)

Localización

Error dePosicionamiento

Deseada

Precisión

Resolución


Características de los robots industriales manipuladoresVelocidades y aceleraciones

p

3

6Inicio/fin

• Tiempo del ciclo “pick & place”:1

3

12”

1” 4 5

Tiempo (en segundos) que tarda un robot en ejecutar la siguiente secuencia de movimientos:1 Mover la herramienta en línea recta hacia abajo una pulgada2 Agarrar una carga dentro de su rango nominal3 Mover la herramienta en línea recta hacia arriba una pulgada4 Mover la herramienta libremente en horizontal 12 pulgadas

M l h i lí h i b j l d5 Mover la herramienta en línea recta hacia abajo una pulgada6 Soltar la carga7 Mover la herramienta en línea recta hacia arriba una pulgada8 V l l i ió d i i i8 Volver a la posición de inicio

• Test ISO


Características de los robots industriales manipuladoresSistema de control• Sistemas de control cerrados por el propietario

p

p p p• Apertura a arquitecturas PC en hardware• RTOS Comerciales (VxWorks)


Cortesía KukaCortesía ABBCortesía Fanuc

Características de los robots industriales manipuladores

Unidad de Programación (Teach Pendant)

p

Cortesía KukaCortesía ABB

Cortesía Kawasaki Cortesía FanucCortesía Motoman



CONCLUSIONES

• Se han presentado las configuraciones de robots más comunes y sus propiedadesS h t di d l t í ti tí i• Se han estudiado las características típicas de robots manipuladores industriales


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