iar234 robótica introducción a la robótica y componentes del robot (2 da parte)

IAR234Robótica

Introducción a la Robótica y componentes del robot

(2da parte)

Contenidos

• Accionadores eléctricos: motores y motores de paso a paso.

• Accionadores neumáticos e hidráulicos.• Transmisiones, reductores y frenos.• Brazos mecánicos: muñecas, garras y

ventosas.• Fundamentos del subsistema de control del

robot: partes que lo integran.

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Descripción técnica - Parámetros principales• Número de ejes ó grados de libertad• Espacio de trabajo• Cinemática• Capacidad de carga (payload)• Velocidad• Aceleración• Precisión• Repetitividad• Control de movimiento• Fuente de energía• Manejo• Compliance

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Ejemplo: Robot FANUC LR_Mate_200iC

Primavera-2008 Dr. Juan José Aranda Aboy 4Ver documentación en archivos LR_Mate.pdf y LR_Mate_200iC.pdf

Configuración básica de un robot• Dado el carácter multifuncional de los robots, un mismo robot

puede realizar diferentes tareas dentro de una región en el espacio.• Los manipuladores robóticos constituyen su parte mecánica y están

formados por:1. Varios elementos rígidos relacionados entre si que permiten su

movimiento relativo.2. Dispositivos para agarre ó sujeción u otra operación relacionada

(gripping mechanisms), también conocidos como “manos”, encargados de sujetar u operar piezas ó herramientas.

3. Sistemas motores: eléctricos, neumáticos e hidráulicos, para proporcionar una energía mecánica que se transmite a través de elementos auxiliares tales como correas, engranajes, etc.

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Morfología del robot

• Sus elementos o eslabones están unidos por articulaciones, presentando similitud anatómica con el brazo humano, lo que caracteriza los tipos de movimiento posibles para dichas articulaciones:– Desplazamiento– Giro– Combinación

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Grados de libertad

• Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior.

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Estructura ideal de un manipulador

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Robot industrial con seis pares

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Robots redundantes

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Diagramas cinemáticos

• SCARA configuration

• Cartesian coordinate robot

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Robot SCARA

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Transmisiones (1)

• Justificación– Reducción del momento de inercia (acercamiento de los

actuadores a la base)– Conversión lineal- circular y viceversa

• Características necesarias– Tamaño y peso reducido– Mínimos juegos u holguras– Gran rendimiento– No debe afectar al movimiento– Capaz de soportar funcionamiento continuo a un par

elevado

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Transmisiones (2)

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Sistemas de transmisión para robots

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Entrada-Salida Denominación Ventajas DesventajasCircular Engranaje - Circular Pares altos Holgura

Correa Dentada > distancias -Cadena > distancias RuidoParalelogramo - Giro limitadoCable - Deformable

Circular - Lineal Tornillo sin fin Poca holgura RozamientoCremallera Holgura media Rozamiento

Lineal - Circular Par. articulado - Difícil controlCremallera Holgura media Rozamiento

Reductores (1)• Misión:

Adaptar par y velocidad de la salida del actuador a los valores adecuados para el movimiento de los eslabones del robot.

• Específicos para robots (altas prestaciones)• Características:

– Bajo peso, tamaño y rozamiento– Capacidad de reducción elevada en un solo paso– Mínimo momento de inercia– Mínimo juego o Backslash– Alta rigidez torsional

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Características de los reductores

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Reductor Harmonic - Driver

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Reductor Cyclo

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Robots de accionamiento directo (DD)• Robots de accionamiento eléctrico sin reductores• Ventajas:

– Posicionamiento rápido y preciso– Mayor controlabilidad (aunque más compleja)– Simplificación del sistema mecánico

• Desventajas:– Necesidad de motores especiales (par elevado a bajas

revoluciones con alta rigidez)– Reducción de la resolución del codificador de posición

• Típicos en robots SCARA

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Actuadores

Tipos empleados en robótica:• Neumáticos (cilindros y motores)• Hidráulicos (cilindros y motores)• Eléctricos (DC , AC y Motores paso a paso)Características:

Potencia ControlabilidadPeso y volumen PrecisiónVelocidad CosteMantenimiento

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Características de los actuadores

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Características de los distintos actuadores

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Actuadores neumáticos

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Actuadores eléctricos

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Sensores internos

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Funcionamiento de los sensores internos

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LVDT e Inductosyn

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Elementos terminales de aprehensión o sujeción

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Manos de sujeción

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Herramientas

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Ejemplo de elementos terminales

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Sistema de control

• Generalmente se usa un control de tipo Jerárquico con varios estratos o capas.

• El nivel superior es la interfaz con el operador o máquina periférica.

• El nivel inferior determina el comportamiento en tiempo real y es el que se estudiará en este curso.

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Sistemas de control del nivel inferior

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Referencias en internet• http://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_robots• http://en.wikipedia.org/wiki/Articulated_robot• http://en.wikipedia.org/wiki/Robotic_arm• http://en.wikipedia.org/wiki/SCARA_robot• http://en.wikipedia.org/wiki/Gantry_robot• http://en.wikipedia.org/wiki/End_effector• http://en.wikipedia.org/wiki/Robot_control• http://www.peakrobotics.com/What_is_a_SCARA.htm• http://www.kuka.com/usa/en/products/industrial_robots/

• Ver además: Robots_1993_00031625.PDF

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Vídeos en internet

• RoboticsTime• Actuadores y motores lineales Copley ServoTube• http://www.intelligentactuator.com/ix_scara_apps.php

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