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ROBÓTICA

Un robot  es un sistema formado por sensores y actuadores controlados por un ordenador pararealizar diferentes tareas.También se puede definir al robot como una máquina con un alto grado de autonomía, diseñadapara mover materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales mediante movimientosprogramables.Los robots están formados por:

Estructura: es el cuerpo ocarcasa del robot donde se alojan suscomponentes.

Actuadores: motores  ymecanismos, para el movimiento delrobot.

Sensores: hacen las veces de lossentidos en el robot. Capturan la

información acerca del mundo querodea al robot. Son circuitoselectrónicos  que suelen referirse aparámetros de posición, velocidad,temperatura, luz, etc.

Ordenadores: incluyenprogramas (software)  que toman lasdecisiones de actuación del robot.

Los robots son usados hoy en día para llevar a cabo tareas sucias, peligrosas, difíciles o repetitivaspara las personas. Esto usualmente toma la forma de un robot industrial usado en las líneas deproducción.Otras aplicaciones incluyen la limpieza de residuos tóxicos, exploración espacial, minería, búsqueda

y rescate de personas y localización de minas terrestres.La manufactura continúa siendo el principal mercado donde los robots son utilizados. En particular,robots articulados (similares en capacidad de movimiento a un brazo humano) son los más usadoscomúnmente. Las aplicaciones incluyen soldado, pintado y carga de maquinaria.

Sensor ctuador 

Control

Sensor 

Actuador 

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ACTUADORES: MECANISMOS

Son los elementos encargados del movimiento en las máquinas.Podemos clasificarlos en función de la transformación de movimiento que llevan a cabo.

Mecanismo Aplicaciones 

a

m

i

s

o

e

d

m

o

m

i

e

o

Transmisión del movimiento degiro

Poleas y correasVelocidad del taladrovertical

Piñón y cadena Bicicletas

Engranajes rectos Cajas de cambios

Engranajes cónicosCambio de dirección degiro

Tornillo sinfín Gran reductor

a

o

m

a

d

e

d

m

o

m

i

e

o

Transformación de movimientocircular en movimiento lineal y/oviceversa

Piñón-cremallera Apertura y cierre de

puerta automáticasPolea y tornos Levantamiento de pesos

Tornillo- tuercaPrensas para vino, yaceites, gato de cocheetc

Transformación de movimientocircular en movimiento alternativoy/o viceversa

Pistón-Biela-manivela Motores de combustióninternaCigüeñal

Leva y Excéntrica

Sierras mecánicas devaivén , Apertura ycierre de válvulas demotores 

1. Transmisión deL movimiento de giro:

Poleas y correas:

POLEA: Rueda acanalada que giraalrededor de un eje 

Correa: transmite el movimiento degiro de una polea a otra

Símbolo mecánico

Ventajas Inconvenientes

Funcionamiento silencioso.No necesita lubricación.

Bajo coste de producción.Ejes a cierta distancia

Con altas velocidades de giro puede haberdeslizamiento entre polea y correa

Relación de transmisión

motriz 

conducida

conducida

motriz 

n

ni  

 

  

Correa de transmisión

Polea motriz Polea conducida

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Piñón y cadena:

PIÑÓN O ENGRANAJE: Rueda dentada que gira alrededor de uneje.Cadena: transmite el movimiento de giro de un engranaje a otro.

Ventajas Inconvenientes

Transmisión precisa,resistente.No hay deslizamiento.Útil entre ejes distantes.

Necesitan lubricación.Sistema ruidoso.Coste elevado.Desajuste entre cadena ydientes

Engranajes rectos:

Están formados por ruedas dentadas que transmitenmovimiento de rotación en espacios pequeños.

Ventajas Inconvenientes

Compacto (ocupa poco espacio).Mucha precisión.No patinan.

Necesitan lubricación.Sistema ruidoso.Coste de producción elevado.

Engranajes cónicos:

Transmiten el movimiento de giro entre ejes perpendiculares.

Símbolo mecánico

Iguales ventajas e inconvenientes que los anteriores

Símbolo mecánico

Relación de transmisión

motriz 

conducida

conducida

motriz 

n

n

 Z 

 Z i    

Símbolo mecánico

Relación de transmisión

motriz 

conducida

conducida

motriz 

n

n

 Z 

 Z i    

Engranaje loco 

 B

 A

 Z 

 Z i    

Relación de transmisión

motriz 

conducida

conducida

motriz 

n

n

 Z 

 Z i    

Engranaje motriz Engranaje conducido

Cadena de transmisión

Exteriores Interiores

 A B

LOCO

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Engranaje de tornillo sinfín:

Transmiten el movimiento de giro entre ejes perpendiculares.Tiene un gran poder de reducción. El tornillo sinfín equivale a un engranaje de un diente o dos

(según el nº de entradas de la rueda en el tornillo).Símbolo mecánico

Ventajas InconvenientesFuncionamiento silencioso.Ocupa poco espacio.Excelente reductor de velocidad.

Coste de producción elevado.

2. Trenes de mecanismos:

Es la combinación de varios mecanismos o sistemas mecánicos desde un eje motriz a un ejeconducido para lograr una mayor o menor reducción de la velocidad. 

Relación de transmisión

motriz 

conducida

conducidaconducida

motriz 

n

n

 Z 

 E 

 Z 

 Z i    

Relación de transmisión “i” 

Tornillo sinfín

i = i1 .i2.i3……. 

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3. Transformación de movimiento rotativo en movimiento lineal y

viceversa:

Engranaje de piñón - cremallera:

Consiste en la transmisión de movimiento desde una rueda

dentada llamada piñón a otro engranaje rectilíneo llamadocremallera. Transforma el movimiento rotativo del engranaje piñónen movimiento lineal de la cremallera.Cuando el elemento motriz es la cremallera se transforma elmovimiento lineal en rotativo.

Ventajas Aplicaciones

Sistema suave y preciso.

Puede transmitir potencias mecánicaselevadas.

Dirección de coches

Taladro de columnaPuertas de garajeSacacorchos

La polea:Se utilizan para subir y bajar pesos.

El torno:Transforma la velocidad de giro del torno en velocidad lineal de la cuerda:

Fórmulas

 Z mmódulo

  primitivo   

Paso =distancia entre dos dientes= p = m. π  V cremallera (mm/min) = m. π . Z  p. n piñón = p. Z  p. n piñón 

Símbolo mecánico

FórmulasV cuerda (mm/min) = 2 π .r. n polea 

FórmulasV cuerda (mm/min) = 2 π .r. ntorno 

Cremallera

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Carrera

Longitudmanivela

El tornillo:Transforma el movimiento de giro en rectilíneo cuando a uno de losdos elementos tornillo o tuerca se le impide girar o desplazarse oambas cosas a la vez. Se dan los siguientes casos:

-  Tuerca fija (no gira ni se desplaza), el tornillo a la vez que girase desplaza.

-  Tornillo fijo (no gira ni se desplaza), la tuerca a la vez que gira

se desplaza.-  Tuerca impedida en el giro y el tornillo impedido el

desplazamiento, el tornillo gira y la tuerca se desplaza.-  Tornillo impedido en el giro y la tuerca impedida en el

desplazamiento, la tuerca gira y el tornillo se desplaza. 

Ventajas Aplicaciones

Muy reductor del movimiento (el tornillo gira a granvelocidad y la tuerca avanza lentamente).Consigue grandes fuerzas de empuje.Gran ajuste y precisión en el desplazamiento..

Tornillo de banco.PrensasGatos de cochesMecanismos de grifos

4. Transformación de movimiento rotativo en movimiento alternativo y

viceversa:

Biela-manivela :La manivela gira y transmite el movimiento a la biela que se mueve alternativamente ocon movimiento de vaivén.

FórmulasPaso tornillo =distancia entre dos filetes= pNº entradas tuerca = e 

V t  (mm/min) = p.e. nt  

Fórmulas1 vuelta manivela =1 ida y vuelta del émbolo Carrera del émbolo = 2. Lmanivela 

Tuerca y Barra

Biela

Émbolo

o Pistón

Guía

Manivela

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Cigüeñal:

Es un caso particular aplicado avarias bielas-manivelas que funcionande forma simultánea.

Leva:La leva es una pieza que gira alrededor de un eje, estapieza al girar toca o empuja algún objeto próximo a ella.Un movimiento de giro de la leva se transforma en unmovimiento alternativo de un seguidor o varilla asociadoa la misma.

ACTUADORES: MOTORES

Son los encargados de convertir la energía eléctrica en mecánica.Según el movimiento de nuestra máquina o robot, podemos clasificar los motores en:

Motores de cc.Motores paso a pasoServomotores.

Los motores que se utilizan generalmente en robótica suelen ser de corriente continua. Son motoresque permiten el movimiento de giro de su eje en ambos sentidos.Cuando necesitamos mucha exactitud en el posicionamiento del motor y/o una gran regulación de lavelocidad, los motores que se usan son: motores paso a paso y servomotores.

Motores de cc: El motor eléctrico es un dispositivo que convierte la energía eléctricaen energía mecánica. Todos los motores disponen de un eje de salidapara acoplar un engranaje, polea o mecanismo capaz de transmitir elmovimiento creado por el motor.Para cambiar la dirección de giro en un motor de Corriente Continuatan solo tenemos que invertir la polaridad de la alimentación del motor.Para modificar su velocidad podemos variar su tensión de alimentación con lo que el motorperderá velocidad, pero también perderá par de giro (fuerza) o para no perder par en el eje desalida podemos colocar un mecanismo reductor.

FórmulasCarrera = d 2   – d 1 

1 rev leva 1 ida y vuelta del seguidor o varilla 

r 2

r 1

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Motores paso a paso: Son motores de cc que pueden girar libremente o quedar enclavados en una posición. Estasposiciones pueden variar desde 90º hasta pequeños movimientos de tan sólo 1,8º.Pueden llevar 4, 5, ó 6 terminales de conexión externa según el tipo de motor que sea (unipolaro bipolar). 

Servomotores.

Son un tipo especial de motores de cc, con unmargen de operación de giro de 180º.  Elvoltaje aplicado al motor es proporcional alángulo que éste necesita girarEstán formados por: un amplificador, un motor,un sistema reductor formado por ruedasdentadas y un circuito de realimentación. Todoello va en una caja de pequeñas dimensiones.Llevan 3 cables de conexión externa:

Uno rojo para alimentación  o fase (tensión aproximada de 5 V)Otro negro para conexión a neutro El último, blanco o amarillo, es la línea de

control  por la que se envía la señalcodificada para comunicar el ángulo en elque se debe posicionar.

Detalle del tren de engranajes  Detalle del circuito de

realimentación 

Dispone de 5 o 6 cables dependiendo siel común esta unido internamente o no 

Lleva 2 bobinados independientesy 4 cables

Bipolar Uni olar