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Robótica IndustrialNelson Sotomayor, MSc

Robótica Industrial

Maestría en Automatización y Control Industrial

Nelson Sotomayor, MSc.


Introducción

{ Hasta hace pocos años, ni él más imaginativo empresario habría podido concebir lo que hoy es ya una realidad cotidiana, la entrada de los robots en el ámbito de la producción y la actividad humana.

{ Los robots han demostrado ser especialmente capaces de realizar actividades repetitivas, que para los seres humanos podrían resultar tediosas. Son también ideales para manejar materiales peligrosos en ambientes nocivos.


Introducción

{ La robótica ha abierto una nueva etapa en los procesos de mecanización y automatización de los procesos de producción, ya que gracias a ella se ha podido sustituir máquinas o sistemas capaces de automatizar operaciones concretas, por dispositivos mecánicos de uso general dotados de varios grados de libertad que son capaces de adaptarse a la automatización de un número muy variado de procesos u operaciones


Introducción

{ El robot industrial es el resultado de la unión de una estructura mecánica articulada (robot) y de un sistema electrónico de control, en el que seintegra un procesador como “cerebro” del sistema. Esta disposición, permite la programación y el control de los movimientos, así como la memorización de diversas secuencias de trabajo, dotando al robot de una gran flexibilidady posibilita su adaptación a diversos trabajos o tareas


Reseña Histórica

{ Antiguamente, se creaban artefactos capaces de realizar tareas diarias y comunes para los hombres, o bien, para facilitarles las labores cotidianas. Como ejemplo de estas máquinas se tiene las siguientes:z La rueda como medio de transporte o como

herramientaz Los engranajes utilizados en diversas

aplicaciones.z El molino


Reseña Histórica

{ 1500 a.C., Amenhotep, construye una estatua de Memnon, el rey de Etiopía, que emite sonidos cuando la iluminan los rayos del sol al amanecer.

{ 500 a.C., King-su Tse, en China, inventa una urraca voladora de madera y bambú y un caballo de madera que saltaba.


Reseña Histórica

{ 400-397 a.C., Archytar de Tarento construye un pichón de madera suspendido de un pivote, el cual rotaba con un surtidor de agua o vapor, simulando el vuelo.

{ 300-270 a.C., Cresibio inventa una clepsidra (reloj de agua) y un órgano que funciona con agua.

{ 220-200 a.C., Filon de Bizancio inventó un autómata acuático y la catapulta repetitiva.


Reseña Histórica

{ 206 a.C., fue encontrado el tesoro de Chin Shih Hueng Ti consistente en una orquesta mecánica de muñecos.

{ 62 d.C., Herón de Alejandría hace un tratado de autómatas, un famoso registro de aplicaciones de la ciencia, así como su teatro automático en el cual, las figuras que se encuentran montadas en una caja, cambian de posición ante los ojos de los espectadores: pájaros cantores, trompetas que suenan, medidores de la fuerza del vapor, animales que beben, termoscopios, sifones y máquinas que operaban con monedas.


Reseña Histórica

{ 335 d.C., Hsieh Fec construye un carro con cuatro ruedas con la figura de Buda, hecha de madera de sándalo.

{ En el 700 d.C., Huang Kun construyó barcos con figuras de animales, cantantes, músicos y danzarines que se movían.

{ 770 d.C., Yang Wu-Lien construye un mono que extiende sus manos y dice “¡Limosna! ¡Limosna!”, guardando su recaudación en una bolsa cuando alcanza un peso determinado.


Reseña Histórica

{ 1294 d.C., Roger Bacon construye, después de 7 años, una cabeza que habla.

{ 1235 d.C., Villard d’Honnecourt hace un libro de esbozos que incluyen secciones

{ de dispositivos mecánicos, como un ángel autómata, e indicaciones para la construcción de figuras humanas y animales.

{ 1500 d.C., Leonardo Da Vinci construye un león automático en honor de Luis XII


Reseña Histórica

{ 1662 d.C., se abre en Osaka el teatro Takedo de autómatas.

{ 1783 d.C., Jacques de Vaucanson, construye el pato, el autómata más conocido; un pato hecho de cobre, que bebe, come, grazna, chapotea en el agua y digiere su comida como un pato real.


Reseña Histórica

{ Los inicios de la robótica, como estudiosistemático de los robots y su comportamiento, se identifican a finales de los años cincuenta, cuando George Devol desarrolló el primer robotcomercial.

{ En 1962 aparecieron los primeros modelos de Unimate Inc. (Universal Automation), empresa dedicada exclusivamente al diseño y fabricación de robots industriales.

{ Más tarde en 1967, Kawasaki y Unimation se asocian para desarrollar robots industriales en Japón.


Reseña Histórica

{ En 1968 se incorporaron los primeros robots Unimate serie 2000 alas cadenas de fabricación de carrocerías de la General Motors. En Europa se utilizaron robots en cadenas de fabricación de automóviles, alrededor de 1971.


Programmable Universal Machine for AssemblyPUMA

{ En 1978, UNIMATION, trabajando bajo una serie de especificaciones de la General Motors, desarrolló la Máquina Universal Programable para Ensamblado (Programmable Universal Machine for Assembly -PUMA-). El PUMA podía mover un objeto y ubicarlo en cualquier orientación en un punto deseado dentro de su entorno de trabajo. La concepción del PUMA es la base de la mayoría de los robots industriales actuales.


Definiciones

{ La palabra robot fue introducida al mundo por Karol Capek, un dramaturgo Cheko en 1920, dicha palabra es derivada de “robota” que significa trabajo.


Definiciones

{ En 1941 Isaac Asimov emplea el término robot, en su historia titulada “Robot AL76 Goes Astray”, y luego en 1942 en "Runaround" utiliza el término “Robótica” y enuncia las "Tres leyes de la robótica"


Leyes de la robótica

{ “Un robot no puede dañar a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano resulte dañado”

{ “Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos excepto cuando tales órdenes entren en conflicto con la primera ley.”

{ “Un robot debe proteger su propia existencia hasta donde esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda ley.”


Definiciones

{ La definición de Robot, no es única, y en ocasiones resulta contradictoria. Se encuentran definiciones de Robot como ingenio mecánico, controlado electrónicamente, capaz de moverse y ejecutar de forma automática acciones diversas, siguiendo un programa establecido.

{ En la enciclopedia electrónica Encarta-2000, se encuentra que “Robot es una máquina controlada por computadora y programada para moverse, manipular objetos y realizar trabajos a la vez que interacciona con su entorno.”


Japan Industrial Robots Association(JIRA):

{ "Es una máquina capazde realizar movimientosversátiles parecidos a los denuestras extremidades

superiores, con cierta capacidad sensorial y de reconocimiento y capaces de controlar su comportamiento"


Robot Industrial Association (RIA) oRobot Institute of America

{ "Es un manipulador multifuncional y reprogramable diseñado para mover cargas, materiales, piezas, herramientas y dispositivos especiales según variadas trayectorias, programados para realizar diferentes tareas”.


Asociación internacional deestándares (ISO)

{ “Manipulador multifuncionalreprogramable con varios grados delibertad, capaz de manipularmaterias, piezas, herramientas odispositivos especiales segúntrayectorias variables programadaspara realizar tareas diversas”


Asociación Francesa deNormalización (AFNOR)

{ Manipulador.-mecanismo formado normalmente por elementos en serie, articulados entre si, destinados al agarre y desplazamiento de objetos. Es multifuncional y puede ser gobernado directamente por un humano o un dispositivo lógico


Asociación Francesa deNormalización (AFNOR)

{ Robot.- manipulador automático, servocontrolado, reprogramable, polivalente capaz de posicionar y orientar piezas, útiles o dispositivos especiales, siguiendo trayectorias variables reprogramables, para la ejecución de tareas variadas.Normalmente tiene la forma de uno o variosbrazos terminados en una muñeca. Su unidad de control incluye un dispositivo de memoria y ocasionalmente de percepción del entorno. Normalmente se usa para realizar una tarea de manera cíclica, pudiéndose adaptar a otra sin cambios permanentes en su material


Federación Internacional deRobótica (IFR)

{ “Robot industrial de manipulación es una máquina de manipulación automática, reprogramable y multifuncional con tres o más ejes que pueden posicionar yorientar materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales para la ejecución de trabajos diversos en las diferentes etapas de la producción industrial, ya sea en una posición fija o en movimiento”


Clasificación de los Robots

{ Los robot manipuladores pueden ser clasificados como:

{ de servicio{ industriales.


Robots de servicio{ Los robots de servicio son dispositivos

electromecánicos móviles o estacionarios, dotados de uno o varios brazosmecánicos, controlados por un ordenador y que realizan tareas de servicio, no industriales.

{ Dentro de esta categoría están los robots especiales utilizados como ayuda a minusválidos, los robots de laboratorio,los robots didácticos, los robots que se utilizan en operaciones de alto riesgo, los robots de exploración submarina, entre otros.


Robots Industriales

{ Se los puede clasificar de diversas maneras, entre ellas está la clasificación de la AFRI (Asociación Francesa de Robótica Industrial) y de la IFR (Federación Internacional de Robótica)


Según la AFRI.

{ TIPO A Manipulador con control manual o telemando.

{ TIPO B Manipulador automático con ciclos preajustados; regulación mediante fines de carrera o topes; control por PLC; accionamiento neumático, eléctrico o hidráulico.

{ TIPO C Robot programable con trayectoria continua o punto a punto. Carece de conocimientos sobre su entorno.

{ TIPO D Robot capaz de adquirir datos de su entorno, readaptando su tarea en función de éstos.


Según la IFR.

{ Robot{ Robot

secuencial.de trayectoria controlable.

{ Robot adaptativo{ Robot telemanipulado


Clasificación en generaciones

{ 1ª Generación: Repite la tarea programada secuencialmente. No toma en cuenta las posibles alteraciones del entorno.

{ 2ª Generación: Adquiere información limitada de su entorno y actúa en consecuencia. Puede localizar, clasificar (visión) y detectar esfuerzos y adaptar sus movimientos en consecuencia.

{ 3ª Generación Su programación se realiza mediante el empleo de un lenguaje natural. Posee capacidad para la planificación automática de tareas.


De acuerdo a sus funciones

{ Clase 1: Coger y dejar

{ Clase 2: Seguir trayectoria

{ Clase 3: Montaje de detalles


De acuerdo a su aprendizaje

{ Robots Manuales: Exigen que el movimiento de sus elementos sea controlado por el hombre.

{ Robots autónomos de secuencia fija: Permiten gobernar el movimiento de sus elementos en forma autónoma pero no es posible alterar sus operaciones o secuencia de operaciones.



{ Robots autónomos de secuencia variable: Permite gobernar el movimiento de sus elementos en forma autónoma y además, es posible alterar algunas de las características de los ciclos de trabajo.

{ Robots programables: Pueden ser programados mediante lenguajes específicos o mediante un proceso de aprendizaje en el cual un operador enseña inicialmente una secuencia de movimientos, el sistema las memoriza y se limita a repetirla indefinidamente.



{ Robots inteligentes: Son manipuladores o sistemas mecánicos multifuncionales controlados por computador, capaces de relacionarse con su entorno a través de sensores y de tomar decisiones en tiempo real. Pueden analizar su entorno y reaccionar ante sus modificaciones o alteraciones, para ello requiere del concurso de sus sistemas de análisis y control, de sensores adecuados, decontrol de esfuerzos, de seguimiento de trayectorias, de reconocimiento de imágenes, etc.


De acuerdo al control de sutrayectoria

{ Control de trayectoria punto a punto: Con el control punto a punto, el robot es programado para realizar una pausa en cada punto para planear el próximo paso en una trayectoria predeterminada. Un robot controlado punto a punto ofrece mayor precisión en términos de repetibilidad.

{ Control de trayectoria contínua: este robot tiene un movimiento más suave a lo largo de la trayectoria definida pero disminuye la velocidad en los recorridos, lo cual es una función del tamaño de los pasos calculados por el computador maestro en tiempo real, usando métodos de interpolación

n

o,


De acuerdo a sus sistemas decoordenadas

{ Elementos (Eslabones): Cuerpos rígidos que conforma un manipulador Articulaciones: Parte del manipulador que permite el movimiento de los elementos que lo conforman. En principi pueden ser de diferentes tipos en la robótica:

{ Prismáticas (Deslizantes) : P{ De revolución (de revoluta,

rotativas) : R


Robots de coordenadas cilíndricas(Robot Cilíndrico)

{ De configuración RPP. Consisten de dos eje lineales que se deslizan ortogonalmente entre si y están montados sobre una base rotatoria.


Robot de coordenadas Esféricas(Robot Esférico)

{ De configuraciones RRP. El alcance de un punto en el espacio se logra mediante un brazo telescópico que se extiende y se retrae a lo largo de su eje, montado sobre una base giratoria con dos ejes rotacionales independientes


Robot de Coordenadas Cartesianas(Robot cartesiano)

{ De Configuración PPP. Posee tres ejes perpendiculares y el movimiento lineal se realiza a lo largo de dichos ejes


Robot de Brazo Articulado (conarticulaciones rotacionales)

De configuración RRR. Es el que más se asemeja al brazo humano, por ello se le denomina Antropomórfico.


Robot SCARA (SelectiveCompliance Assembly Robot Arm)

{ Es una versión especial del brazo articulado, con una combinación de las configuraciones de revoluta y cilíndrica.


Robots Móviles

{ Robots acuáticos. Robots Submarinos de investigación de las fuerzas navales y de los investigadores científicos.

{ Robots terrestres. O de navegación sobre terreno sólido, ya sea usando llantas o patas

{ Robots voladores. Son aquellos que tienen la capacidad de volar, dentro de estos se encuentran los insectos voladores y los helicópteros


MORFOLOGIA DE ROBOTS

{ Estructura mecánica, transmisores, sistemas de accionamiento, sistema sensorial, sistema de control y elementos terminales


Morfología de Robots

{ Mecánicamente un robot esta formado por una serie de elementos o eslabones unidos por articulaciones que le permiten tener movimiento relativos entre cada uno de los eslabones consecutivos.

{ Este movimiento puede ser de desplazamiento (prismático P), de giro (revolución R) o una combinación de estas. Se tienen seis tipos diferentes de articulaciones, pero las más usadas son la prismática y la de revolución.


Articulaciones de un robot


Configuración de robots industriales

{ Tiene tres movimientos lineales, es decir 3 GDL correspondientes a los 3 ejes cartesianos X,Y,Z, sus articulaciones son prismáticas y realiza interpolaciones lineales para moverse de un punto a otro.


Configuración Cilíndrica{ Realiza dos movimientos

prismáticos y unorotacional, por lo que tiene 3GDL. Tiene una combinaciónde articulaciones prismáticasy rotacionales.

{ Este robot puede ejecutar movimientos con interpolación lineal e interpolación por articulación. Esta última interpolación se da solamente en la primera articulación


Configuración Polar{ Tiene varias articulaciones

que pueden realizar un movimiento distinto ya sea rotacional, angular o lineal. Sus articulaciones son prismáticas y angulares. Utiliza interpolación por articulación para moverse en sus dos primeras articulaciones y lineal para la tercera.


Configuración Antropomórfica

{ Tiene una articulación rotacional y dos angulares. Sus articulaciones son rotacionales. Su movimiento es porinterpolación por articulacióntanto rotacional como angular, pero puede realizar movimientos llamados por interpolación linealmoviendo simultáneamente dos o tres de susarticulaciones


Configuración SCARA

{ Signica “Selective compliance arm robot for asembly” es una configuración que puede realizar movimientos horizontales de mayor alcance debido a sus dos articulaciones rotacionales y una lineal


Volumen de trabajo

{ Los fabricantes derobots industrialesdefinen al espaciodentro del cualpuede desplazarse elextremo de sumuñeca comovolumen de trabajo

Nelson Sotomayor, MSc

Transmisores y reductores

{ Las transmisiones son los elementos que transmiten el movimiento desde los actuadores hasta las articulaciones, ya que los actuadotes normalmente pesados suelen estar lo más cerca de la base del robot. Las transmisiones tienen las siguientes características:z Tamaño y peso reducidoz No debe tener juegos u holguras

considerablesz Debe tener un rendimiento alto

Robótica Industrial


Sistemas de transmisión


Reductores

{ Los reductores se encargan de adaptar el par y la velocidad de salida del actuador a los valores adecuados para el movimiento de los elementos del robot. Estos elementos deben cumplir con las siguientes características:

{ Bajo peso, tamaño y rozamiento{ Capacidad de reducción elevada en un solo paso{ Mínimo momento de inercia{ Mínimo juego{ Alta rigidez torcional


Características - reductores


Representación de la posición

Sistema de referencia cartesiano{ Esta definido por ejes perpendiculares

entre si y un origen definido. Se puede trabajar en el plano (2 dimensiones) donde el sistema OXY queda definido porlos vectores perpendiculares entre si, OX. OY. Si se trabaja en el espacio (3 dimensiones) el sistema OXYZ queda definido por los vectores OX, OY, OZ.


Sistema de referencia cartesiano


Coordenadas polares y cilíndricas


Coordenadas esféricas


Representación de la orientación

R es la matriz de rotación que define la orientación del sistema OUV con respecto al OXY


Ángulos de Euler ZXZ

1. Girar el sistema OUVW un ángulo φ con respecto a OZ, obteniendo OU’V’W’

2. Girar el sistema OU’V’W’ un ángulo θ con respecto a OU’, obteniendo OU’’V’’W’’

3. Girar el sistema OU’’V’’W’’ un ángulo ψ con respecto a OW´´, obteniendo finalmente el sistema OU’’’V’’’W’’’


Ángulos de Euler ZYZ.

1. Girar el sistema OUVW un ángulo φ con respecto a OZ, obteniendo OU’V’W’

2. Girar el sistema OU’V’W’ un ángulo θ con respecto a OV’, obteniendo OU’’V’’W’’

3. Girar el sistema OU’’V’’W’’ un ángulo ψ con respecto a OW´´, obteniendo finalmente el sistema OU’’’V’’’W’’’


Roll, pitch and yaw(alabeo, cabeceo y guiñada)

1. Girar el sistema OUVW un ángulo ψ con respecto a OX, Yaw

2. Girar el sistema OUVW un ángulo θ con respecto a OY, pitch

3. Girar el sistema OUVW un ángulo φ con respecto a OZ, Roll


Par de rotación

{ Para esta representación se define el vector k(kx, ky ,kz ) y un ángulo θ, tal que el sistema OUVW corresponde al sistema OXYZ girado un ánguloθ sobre el eje k. El eje k debe pasar por el origen de los dos sistemas. Al par (k, θ) se le denomina par de rotación


Modelo cinemático

CINEMÁTICA DIRECTA{ Sirve para determinar la posición y

orientación del extremo del robot con respecto a un sistema de coordenadas que se toma como referencia conociéndose los valores de las articulaciones y los parámetros geométricos de los elementos del robot


Método geométrico


Método Geométrico


Matrices de trasformación homogénea

{ Sirven para transformar un vector expresado en coordenadas homogéneas con respecto a un sistema OUVW a su expresión encoordenadas OXYZ


Ejemplo


ALGORITMO DE DENAVIT Y HARTENBERG

{ Este método utiliza una matriz de transformación homogénea para describir la relación espacial entre dos elementos rígidos adyacentes. De esta manera el problema de la cinemática se reduce a encontrar la matriz de transformación que relacione la localización del

extremo del robot el sistema decoordenadas de su base



1. Numerar los eslabones desde 1 (primer eslabón móvil) hasta n (último eslabón móvil). El eslabón0 es la base fija del robot.



2. Numerar cada articulación comenzando por 1 (la correspondiente al primer grado de libertad) y acabando en n.

3. Localizar el eje de cada articulación. (Eje de rotación o eje de desplazamiento)



4. Para i de 0 a n-1 situar el eje Zi sobre el eje de la articulación i+1

5. Situar el origen del sistema de la base{So} en cualquier punto del eje Zo. Los ejes Xo e Yo se situarán de manera perpendicular a Zo.



6. Para i de 1 a n-1, situar el sistema {Si} (solidario al eslabón i) en la intersección del eje Zi con la línea normal común a Zi-1 y Zi. Si Zi y Zi-1 se cortan, localizar el origen en dicha intersección. Si Zi y Zi-1 son paralelos localizar el origen en la articulación i.



7. Situar Xi en la línea normal común a Zi-1 y Zi. Si lo ejes se cortan se sitúa perpendicular al plano que forman Zi y Zi-1



8. Situar Yi de modo que forme un sistema dextrógiro con Xi y Zi



9. Obtener Theta i como el ángulo que hay que girar en torno a Zi-1 para que Xi-1 y Xi queden paralelos



10.Obtener di como la distancia medida a lo largo de Zi-1, que hay que desplazar {Si-1} para que xi y xi-1 queden alineados



11.Obtener ai como la distancia medida a lo largo de xi (que ahora coincidiría con xi-1)que hay

que desplazar elnuevo {Si-1} para

que su origen coincida con {Si}



12.Obtener alpha i como el ángulo que hay que girar en torno a Xi (que ahora coincidiría con Xi-1) para que el nuevo {Si-1} coincida totalmente con {Si}


CINEMÁTICA INVERSA

{ La cinemática inversa resuelve la configuración que debe adoptar un robot para una posición y orientación del extremo conocidas


MODELO DINÁMICO

{ La dinámica estudia la relación entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y el movimiento que ellas generan. El modelo dinámico relaciona:

1. La localización del robot definida por sus variables articulares es decir las coordenadas de localización y las derivadas de estas. (velocidad y aceleración)

2. Las fuerzas y pares aplicados en las articulaciones (o en el extremo del robot).

3. Los parámetros dimensionales del robot, como longitud, masas e inercias de sus elementos.


Modelo dinámico

{ La obtención del modelo dinámico es uno de los aspectos más complejos de la robótica y su complejidad aumenta conel numero de grados de libertad, pero son indispensables si se desea hacer:

1. Simulación del movimiento del robot2. Diseño y evaluación de la estructura

mecánica del robot3. Dimensionamiento de los actuadotes4. Diseño y evaluación del control dinámico

del robot


Modelo Dinámico

{ Para obtener el modelo dinámico se pueden usar algunos algoritmos como los siguientes:z Algoritmo computacional para el modelado

dinámico de Lagrange- Eulerz Algoritmo computacional para el modelado

dinámico de Newton – Eulerz Modelado dinámico por variables de estadoz Modelado dinámico en el espacio de la tarea


Arquitectura de control de robots

{ Es la estructura computacional formada por diversos módulos interconectados y cuya funciónes garantizar el cumplimiento de la o las tareas asignadas en condiciones estables, seguras y en tiempos apropiados



{ Controlador. Es el encargado de controlar y coordinar cada una de las partes que constituyen el robot para lograr un único objetivo. Es la parte del robot que le confiere flexibilidad.

{ El Sistema de control. constituye el soporte lógico en el que se fundamenta el controlador. Esta formado por: z El Software de control: Es el sistema operativo, el cual

debe responder a acontecimientos internos y externos entiempo real.

z Lenguaje de Programación: En el cual se tiene tres categorías

z Nivel de Articulación: Programa de posición de cada articulación

z Nivel de Manipulador: Programa para la posición del punto efectivo de la herramienta (Fortran, Val, Sigla, etc.)

z Nivel de Tarea: Integración de datos, definición de tipo de datos, concurrencia, etc. (C, Ada, Smalltalk, etc.)



{ Ley de control. Requiere conocimiento de las propiedades Cinemáticas, tipo de trayectorias, así como prestaciones dinámicas del robot. Hay muchas técnicas de control que dependen de los intereses del usuario, de las características y limitaciones de las operaciones a realizar, delnivel de programación, etc.

{ Desempeño dinámico de un Robot. Depende fundamentalmente de su arquitectura, de sus sensores, de los cambios de carga inercial, velocidades de trabajo y límites de operación.

{ Estabilidad: Se refiere a la ausencia de oscilaciones o no en el órgano terminal del manipulador.



{ Resolución Espectral: Especifica el incremento de movimiento más pequeño en que el elemento terminal del robot puede dividir el espacio de trabajo.

{ Precisión: Distancia entre el punto programado y el valor medio de los puntos realmentealcanzados, si se repite el movimiento varias veces con carga y temperatura nominales.

{ Repetibilidad: Se define como la capacidad que tienen los robots para posicionarse en un punto previamente accesado



{ Velocidad de operación: Se define como la medida de productividad de un robot. Esta estrechamente relacionada con las características de precisión, repetibilidad y estabilidad.

{ Capacidad de carga: Se refiere al máximo peso que el robot es capaz de manipular continuamente sin afectar su funcionamiento


Sensores y Percepción

SENSORES{ Son los encargados de monitorear la posición,

velocidad, aceleración, torque, etc. Se clasifican en:Sensores Propioceptivos (Internos){ Informan del estado de las variables internas del robot

(sensores de contacto, de velocidad, de posición, de aceleración, de torque, de fin de carrera, etc.). Son empleados en el control de la estructura mecánica.

Sensores Externos{ Informan del estado y evolución del medio ambiente

(Sensores de tacto, de esfuerzo, de proximidad, distancia de visión, etc.).

{ No participan en el control directo del manipulador sino en el desarrollo de la tarea encomendada.


Sensores Internos


Sensores Externos


Elementos Terminales


Actuadores

{ Son los dispositivos que producen el movimiento de las articulaciones. Pueden ser neumáticos, hidráulicos y/o eléctricos. Generalmente se les agrega elementos reductores, para obtener grandestorques. La elección del actuador, es un compromiso de diseño, que involucra los factores: potencia, controlabilidad, peso, volumen, precisión, velocidad, mantenimiento y costo


Actuadores Neumáticos


Actuadores Hidráulicos


Actuadores Eléctricos


Motor de DC

{ Controlar la velocidad y el sentido de giro de los motores es uno de los aspectos más importantes, para variar la velocidad se debe variar el voltaje de alimentación mientras que para variar el sentido de giro es necesario cambiar la polaridad de la alimentación del motor


Programación de Robots manipuladores

Programación On-Line{ Un robot es programado “On Line” cuando durante el

desarrollo del programa se hace uso del propio robot de forma que se haga que el extremo describa las trayectorias deseadas. Es necesario que durante el tiempo del desarrollo del programa se disponga del robot físicamente así como del entorno en el cual se realizará la tarea.

Programación Off-Line{ La programación Off-Line, permite desarrollar los programas

sin la necesidad de disponer del robot. Este tipo de programación se realiza utilizando paquetes software que permiten simular los movimientos del robot, utilizando para ello un modelo cinemático, y en ocasiones dinámico del robot. Debido a que el simulador utiliza el modelo ideal, es necesario corregir pequeños errores que se puedan producir cuando se lleve a la práctica.



Programación por aprendizaje o guiado{ Programar por guiado un robot, consiste en moverlos por la

trayectoria que se desea que posteriormente describan. De esta manera el programador manipula el robot de forma que en la memoria del controlador se almacenan las posiciones para ser más tarde repetidas. Una de las ventajas es que el programador no tieneque ser un experto en robots. Durante la programación por guiado, el robot no está operando en la línea de producción. Dependiendo de sila trayectoria a aprender es indicada a través de un dispositivo de enseñanza o control de mandos (Paleta de programación o Teach Pendant) o de si es indicada manualmente, siendo llamados GUIADO ACTIVO y GUIADO PASIVO, respectivamente.

Guiado Activo{ En este tipo de aprendizaje, se utiliza un dispositivo de enseñanza,

cuya función es indicar al robot las acciones a realizar para describir la tarea deseada. A lo largo de la trayectoria, se seguirá una serie de puntos que se almacenarán en la memoria del controlador. Es másutilizado para programar trayectorias simples punto a punto, debido ala dificultad para utilizar el dispositivo de enseñanza para programartrayectorias complejas.



Guiado Pasivo{ También llamado aprendizaje directo manual o pasivo. En

este caso, el programador, mueve físicamente el robot a lo largo de la trayectoria que se desea aprender. Este métodose utiliza para trayectorias complejas como en aplicaciones de moldeado o de pintura en spray. Cuando el robot no es manipulable físicamente, se dispone de un dispositivo de enseñanza de la misma geometría y características que el robot real, para su manipulación, como puede ser una maqueta o modelo a escala del mismo.

Guiado Extendido{ El guiado extendido, permite especificar, junto a los puntos

por los que deberá pasar el robot, datos relativos a la velocidad, tipo de trayectoria, precisión con la que se desea que se alcancen los puntos, control de flujo del programa, atención a entradas/salidas binarias, etc. La programación por guiado extendido, aumenta notablemente la potencia del sistema de programación.



Programación Textual{ La programación textual utiliza lenguajes de programación,

para indicar la tarea al robot. Puede ser clasificada en tres niveles: nivel robot, objeto y tarea. Dependiendo de que las órdenes se refieran a los movimientos a realizar por el robot, al estado en que deben ir quedando los objetos manipulados o al objetivo a conseguir. Actualmente, la programación de robots, se queda materialmente en el primer nivel (nivel robot), existiendo una gran cantidad de lenguajes de programación textual a este nivel, de entre los que se destacan:

{ AL Universidad de Stanford-1974{ AML IBM-1979{ LM Universidad de Grenoble, SCEMI-1981{ VAL II Unimation-1982 [STAUBLI]{ V+ ADEPT-1989 (última versión en 2003){ RAPID ABB-1994

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