III. HERRAMIENTAS MATEMATICAS PARA LA LOCALIZACION ESPACIAL

ROBTICA INDUSTRIALINTEGRANTES:ABANTO CRUZ, NelsonALTAMIRANO ESPINOZA, MarioCABANILLAS LEZAMA, RayderFLORES SILVA, AnibalMALSQUEZ LEN, AlexORIBE CASTILLO, Christian

Dr. Ing. ALCNTARA ALZA, Vctor M. INGENIERA MECNICAI. INTRODUCCIN

1.1 Antecedentes Histricos

3

Revolucin tecnolgica siglo xx

1.2 Definicin del robot1.3 Clasificacin del robotClasificacin de robots por su geometra Se basan en la configuracin de las articulaciones de los tres ejes principales.

Robot Cartesiano Robot Cilndrico Robot Polar o Esfrico

Robot Angular Robot Scara

Clasificacin por el mtodo de control Clasificacin del robot por su funcin

Clasificacin de los robots segn la AFRI.

Tipo A Manipulador con control manual o telemando.Tipo B Manipulador automtico con ciclos preajustados; regulacin mediante fines de carrera o topes; control por PLC; accionamiento neumtico, elctrico o hidrulico.Tipo C Robot programable con trayectoria continua o punto a punto. Carecen desconocimientos sobre su entorno.Tipo D Robot capaz de adquirir datos de su entorno, readaptando su tarea en funcin de estos.II. MORFOLOGA DEL ROBOT

2.1 Estructura mecnica

Robot ARC Mate 120/S-12 de Fanuc.2.2 Transmisores y Reductores

Transmisin de movimiento correspondiente a la mueca del robotSistemas de transmisin para robots

Reductores

Dibujo esquemtico reductor cyclo2.3 Accionamiento

Actuador

Actuadores neumticos

Actuadores hidrulicosActuadores elctricos

Motores paso a pasoMotores de corriente alterna

Caractersticas de distintos tipos de actuadores para robots2.4 Sensores Presencia .Inductivo.Capacitivo.Efecto hall.Clula Reed.ptico.Ultrasonido.Contacto .PotencimetrosPosicin .Analgicos .Resolver .Sincero .Inductosyn .LVDT .Digitales .Encoders absolutos.Encoders incrementales.Regla pticaVelocidad .Tacogeneratriz2.5 Controlador

2.6 Elementos terminales

MORFOLOGA DEL ROBOT

ActuadoresSistema de controlElementos de transmisinEslabonesElemento terminalSensoresEXPOSITOR: ORIBE CASTILLO, CHRISTIAN ALEXANDER

III. HERRAMIENTAS MATEMATICAS PARA LA LOCALIZACION ESPACIAL

Estas herramientas han de ser lo suficientemente potentes como para permitir obtener de forma sencilla relaciones espaciales entre distintos objetos y en especial entre estos y el manipulador.REPRESENTACION DE LA POSICIONCoordenadas cartesianasCoordenadas polares y cilndricasCoordenadas esfricasFigura 3.1. Representacin de un vector en coordenadas cartesianas en 2 y 3 dimensiones.

Figura 3.2. Representacin de a) coordenadas polares y b) cilndricas

Figura 3.3. Representacin de coordenadas esfricasREPRESENTACIN DE LA ORIENTACINUn punto queda totalmente definido en el espacio a travs de los datos de su posicin. Sin embargo, para el caso de un slido, es necesario adems definir cul es su orientacin con respecto a un sistema de referencia. Matrices de rotacin

Figura 3.4. Orientacin de un sistema OUV respecto a otro OXY en un plano.Donde:Matrices de rotacin 2DMatrices de rotacin 3DSupnganse los sistemas OXYZ y OUVW, coincidentes en el origen, siendo el OXYZ el sistema de referencia fijo, y el OUVW el solidario al objeto cuya orientacin se desea.

Un vector p del espacio podr ser referido a cualquiera de los sistemas de la siguiente manera:Donde:Rotacin alrededor del eje OXFigura 3.5. Sistema de referencia OXYZ y solidario al objeto OUVW.

En la Figura 3.5-b, representa la orientacin del sistema OUVW, con el eje OU coincidente con el eje OX, vendr representada mediante la matriz:Rotacin alrededor del eje OY

Figura 3.6. Rotacin del sistema OUVW con respecto a los ejes OY .En la Figura 3.6-b, representa la orientacin del sistema OUVW, con el eje OV coincidente con el eje OY, vendr representada mediante la matriz:Rotacin alrededor del eje OZ

Figura 3.7. Rotacin del sistema OUVW con respecto a los ejes OZ.En la Figura 3.7-b, la orientacin del sistema OUVW, con el eje OW coincidente con el eje OZ, vendr representada mediante la matriz:Composicin de rotaciones: las matrices de rotacin pueden componerse para expresar la aplicacin continua de varias rotaciones.Orden de la composicin:

La matriz de transformacin que compone todas las rotaciones:ngulos de EulerPara la representacin de orientacin en un espacio tridimensional mediante un matriz de rotacin es necesario definir nueve elementos. Existen otros mtodos de definicin de orientacin que hacen nicamente uso de tres componentes para su descripcin (es el caso de los llamados ngulos de Euler).Todo sistema OUVW solidario al cuerpo cuya orientacin se quiere describir, puede definirse con respecto al sistema OXYZ mediante tres ngulos: ,,, denominados ngulos de Euler.

ngulos de Euler ZXZ

ngulos de Euler ZYZ

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

PAR DE ROTACINMediante la definicin de un vector k (kx, ky, kz) y un ngulo de giro , tal que el sistema OUVW corresponde al sistema OXYZ girado un ngulo sobre el eje k.

EXPOSITOR: FLORES SILVA, Anibal

Matrices de Transformacin Homognea Coordenadas y Matrices HomogneasUna matriz de Transformacin Homognea que transforma un vector de posicin expresado en coordenadas homogneas respecto a un sistema de coordenadas que ha sido rotado y trasladado a otro sistema de coordenadas se define como una matriz de 4 x 4 y en general consistente de cuatro submatrices.

Coordenadas homogneasEl hecho de emplear coordenadas homogneas con su posterior representacin en matriz, es porque nos ayuda a representar de manera eficaz la traslacin de un sistema de coordenadas.Matriz de transformacin homogneaCompuesta por cuatro sub-matrices:MATRICES DE TRANSFORMACINEn Robtica generalmente se considera la sub-matriz de perspectiva como nula y la sub-matriz de escalado global como uno. Es decir la matriz de transformacin homognea que nos interesa es:Ejemplo 01:

Las matrices de transformacin homognea bsicas de rotacin:Si se tiene combinaciones de rotaciones y traslaciones, es posible obtener la matriz de transformacin homognea total por medio de la multiplicacin de las matrices bsicas de traslacin y rotacin.

Rotacin y luego traslacin:Traslacin y luego una rotacin:SIGNIFICADO GEOMTRICO DE LAS MATRICES HOMOGNEAS

CINEMTICA DEL ROBOTEl problema cinemtico de un Robot.Problema cinemtico directo: Determinar la posicin y orientacin del extremo final del Robot, con respecto a un sistema de coordenadas de referencia, conocidos los ngulos de las articulaciones y los parmetros geomtricos de los elementos del robot.

Problema cinemtico inverso: Determinar la configuracin que debe adoptar el Robot para una posicin y orientacin del extremo conocidos.Cinemtica directaCinemtica inversoCinemtica del robot: Estudio de su movimiento con respecto a un sistema de referencia.1.-Descripcin analtica del movimiento espacial en funcin del tiempo.2.-Relaciones entre la Posicin y orientacin del extremo del Robot con los valores de sus coordenadas articulares.

Resolucin del problema cinemtico directo mediante matrices de transformacin homogneaEncontrar una matriz de transformacin homognea T que relacione posicin y orientacin del extremo del robot con respecto a un sistema de referencia fijo situado en su base.Modelo cinemtico directo de un Robot planar de 2 GDL

Para Robots de ms grados de libertad puede plantearse un mtodo sistemtico basado en la utilizacin de las matrices de transformacin homognea.

Aunque para descubrir la relacin que existe entre dos elementos contiguos se puede hacer uso de cualquier sistema de referencia ligado a cada elemento, la forma habitual que se suele utilizar en Robtica es la Representacin de Denavit-Hartemberg.El procedimiento de colocacin de ejes de referencia es como sigue:1.Identificar los enlaces y ejes de las articulaciones y trazar lneas imaginarias a lo largo de ellos.

Segn la representacin D-H, escogiendo adecuadamente los sistemas de coordenadas asociados para cada eslabn, ser posible pasar de uno al siguiente mediante 4 transformaciones bsicas que dependen exclusivamente de las caractersticas geomtricas del eslabnAlgoritmo de Denavit- Hartemberg

Modelo cinemtico directo de un Robot cilndrico.

Expositor: Cabanillas Lezama, RayderCINEMATICA INVERSAOBJETIVO: Encontrar los valores que deben adoptar las coordenadas articulares del robot para que su extremo se posicione y oriente segn una determinada localizacin espacial.La resolucin no es sistemtica.Depende de la configuracin del robot (soluciones mltiples).No siempre existe solucin en forma cerrada.

Cinemtica Inversa Objetivo GeneralCinemtica Inversa Objetivo GeneralSe conoce especificacin de localizacin del robot T=[ n o a p ] Se conoce la cinemtica del robot definida por sus parmetros D-H y por lo tanto: 0An(q1, . . . ,qn) = 0A1(q1) . . . n-1An(qn)Se trata de encontrar q1, . . . ,qn que satisfagan0An(q1, . . . ,qn) = T0A1(q1) . . . n-1An(qn) =[ n o a p ] Esta ecuacin corresponde a 12 ecuaciones no lineales con n incgnitas12 ecuaciones no lineales con n incgnitas

Problemas al buscar la solucinDifcil resolucinEs posible que no exista una solucin.Puede existir mltiples soluciones.Eleccin que minimice los movimientos desde la posicin actualMover los eslabones de menor peso

Solucin Cerrada vs Numrica Se prefiere una solucin cerrada (qn=fn[x, y, z, , , ]) por: En aplicaciones en las que se precisa resolver el MCI en tiempo real no se puede depender de la convergencia del mtodo numrico. Por ejemplo: Seguimiento del cordn de soldadura. Al poder encontrarse soluciones mltiples, un mtodo numrico no permite escoger cual es la que interesa.Mtodos de Solucin del Problema cinemtico inverso Mtodos GeomtricosSe suele utilizar para las primeras variables articularesUso de relaciones geomtricas y trigonomtricas (resoluciones de tringulos) Resolucin a partir de las Matrices de Transformacin HomogneaDespejar n variables qi en funcin de las componentes de los vectores n, o, a y p Desacoplo CinemticoEn robots de 6 GDLSeparacin de orientacin y posicionamientoMtodos GeomtricosEste procedimiento es adecuado para robots de pocos grados de libertad o para el caso de que se consideren solo los primeros grados de libertad, dedicados a posicionar el extremo. El procedimiento se basa en encontrar un nmero suficiente de relaciones geomtricas en las que intervendrn las coordenadas del extremo del robot, sus coordenadas articulares y las dimensiones fsicas de sus elementos.Mtodos Geomtricos (cont.)Para mostrar el procedimiento a seguir se va a aplicar el mtodo a un robot con 3GDL de rotacin (estructura tpica articular).El dato de partida son las coordenadas (Px, Py, Pz ) referidas a {So} en las que se requiere posicionar su extremo.

Resolucin por Mtodos Geomtricos

SOLUCION DOBLEMatriz de Transformacin HomogneaEn principio es posible tratar de obtener el modelo cinemtico inverso de un robot a partir del conocimiento de su modelo directo.Se resuelve la cinemtica directa y se obtienen las matrices A.Para evitar la aparicin de ecuaciones trascendentes, se va pre multiplicando por las matrices inversas.Se intenta obtener de esta forma una ecuacin que asle en uno de los lados una de las variables articularesLa eleccin de los elementos ha de realizarse con sumo cuidadoPor su complejidad a menudo este mtodo se deshecha.

Resolucin a partir de la Matriz de transformacin HomogneaResolucin a partir de la Matriz de transformacin Homognea (cont.)

T = 0A1 1A2 2A3 (0A1)-1 T= 1A2 2A3 El trmino izquierdo depender solo de q1 mientras que el derecho depende de q2 y q3. Busco un elemento fcil, que relacione q1 con constantes:

Dado que q1 est obtenido, para q2, buscare relaciones entre q1 y q2 con un elemento constante en el lado derecho:(1A2)-1(0A1)-1 T=2A3

Desacoplamiento CinemticoHabitualmente los tres ltimo ejes del robot se cortan en un punto llamado mueca del robot (a4=a5=a6=d5=0)La posicin de la mueca no depende entonces de q4, q5, q6.Se descompone el problema cinemtico en 2:Cinemtica inversa de la posicinCinemtica inversa de orientacinSe encuentra la posicin de la muecaSe obtiene q1, q2, q3 para conseguir esa posicinSe obtiene q4,q5, q6 para conseguir la orientacin

CINEMATICA DEL ROBOT IRB2400Conocida la posicin y orientacin final deseada, se puede conocer donde debe estar O5 (mueca)Puesto que la direccin (Z5)=(z6) (Conocida)Distancia O5O6 es d6=l4Pr es donde se quiere ir [Px Py Pz]Z6 es el vector a como se quiere orientar al extremo [ax ay az]Luego se puede conocer Pm: coordenadas de O5q1, q2, q3 se obtienen para poner O5 en dichas coordenadas

Para obtener los valores de q4, q5, q6 que consiguen la orientacin deseada se realiza lo siguiente:

Luego se tiene que:

De las nueve relaciones expresadas se pueden tomar las correspondientes a:

Del conjunto de ecuaciones es inmediato obtener los valores de los parmetros articulares

MATRIZ JACOBIANA

Matriz Jacobiana: Permite conocer las velocidades del extremo del robot a partir de las velocidades de cada articulacinRelaciones Diferenciales

Con:Mtodos de clculo de la Jacobiana inversaInversin simblica de la matriz JacobianaGran complejidad (matriz 6x6)Evaluacin numrica de J e inversin numricaNecesidad de recalculo continuoEn ocasiones J no es cuadrada entonces matriz pseudoinversaEn ocasiones | J | = 0A partir del modelo cinemtico inverso

V.- PROGRAMACION DE ROBOTSOBEJTIVO: Indicar la secuencia de acciones a realizar durante una tareaMovimiento a puntos predefinidosManipulacin de objetosInteraccin/sincronizacin con el entornoProgramacin Gestual o Directa (Guiado)

Consiste en guiar el brazo del robot directamente a lo largo de la trayectoria que debe seguir.Los puntos del camino se graban en memoria y luego se repiten. Este tipo de programacin, exige el empleo del manipulador en la fase de enseanza, o sea, trabaja "on-line".

Programacin Gestual (cont.)

Programacin Gestual (cont.)

Programacin Textual

En la programacin textual, las acciones que ha de realizar el brazo se especifican mediante el programa, que consta de un texto de instrucciones o sentencias (en un lenguaje determinado), cuya confeccin no requiere de la intervencin del robot; es decir, se efectan "off-line".Las trayectorias del manipulador se calculan matemticamente con gran precisin, siendo este tipo de programacin idneo para tareas de precisin

Programacin Textual (cont.)Programacin Textual (cont.)Programacin Textual EspecificativaEn este tipo de programacin, el usuario describe las especificaciones de los productos mediante una modelizacin, al igual que las tareas que hay que realizar sobre ellos. Para este tipo de programacin, se necesita un modelo del entorno del robot que, normalmente ser una base de datos.Dentro de la programacin textual especificativa, hay dos clases:Si el modelo se orienta al nivel de los objetos, el lenguaje trabaja con ellos y establece las relaciones entre ellos.Cuando el modelo se orienta hacia los objetivos, se define el producto final.

Caractersticas de un Lenguaje IdealLas seis caractersticas bsicas de un lenguaje ideal son: Claridad y sencillez. Claridad de la estructura del programa. Sencillez de aplicacin. Facilidad de ampliacin. Facilidad de correccin y mantenimiento. Eficacia.

Estas caractersticas son insuficientes para la creacin de un lenguaje "universal" de programacin en la robtica, por lo que es preciso aadir las siguientes: Transportabilidad sobre cualquier equipo mecnico o informtico. Adaptabilidad a sensores (tacto, visin, etc.). Posibilidad de descripcin de todo tipo de herramientas acoplables al manipulador. Interaccin con otros sistemas.

REQUERIMIENTOS DE UN SISTEMA DE PROGRAMACIN DE ROBOTS

Entorno de programacin. Modelado del entorno.Tipo de datos.Manejo de entradas/salidas (digital y analgica)Control de movimiento.Control del flujo de ejecucin del programa

Entorno de programacin

Programar las acciones de un manipulador es complicado en el sentido de que en todo momento existe una interaccin con el entorno, tratndose de un proceso continuo de prueba y errorModelado del entorno

El modelo del entorno es la representacin que tiene e! robot de los objetos con los que interacciona.

Tipo de datos

Entorno de Manejo de entradas/salidas Un sistema de programacin de robots cuenta, adems de con los tipos de datos convencionales (enteros, reales, booleanos, etc.) con otros especficamente destinados a definir las operaciones de interaccin con el entono, como son, por ejemplo, La comunicacin del robot con otras mquinas o procesos que cooperan con l, es fundamental para conseguir su integracin y sincronizacin en los procesos de fabricacin. Esta comunicacin se consigue, en el nivel ms sencillos, mediantes seriales binarios de entrada y salida. Control de movimiento.

Control del flujo de ejecucin del programaIndudablemente, un mtodo de programacin de robots debe incluir la posibilidad de especificar el movimiento del robot. Adems del punto de destino, puede ser necesario especificar el tipo de trayectoria espacial que debe ser realizada, la velocidad media del recorrido Al igual que en cualquier lenguaje de programacin de propsito general, un lenguaje de programacin de robots ha de permitir al programador especificar de alguna manera un flujo de ejecucin de operaciones4.3. EJEMPLO DE PROGRAMACION DE UN ROBOT INDUSTRIALPara concretar de forma prctica como se realiza la programacin textual de un robot industrial, se desarrolla a continuacin un caso concreto utilizando un lenguaje textual de carcter experimental, como es el Cdigo-R [Feliu-85]. Este lenguaje fue desarrollado para su utilizacin sobre el robot DISAM-E65.La aplicacin a programar, mostrada en la Figura4.3.1 , consiste en una clula de verificacin y empaquetado de componentes. El robot utilizado en la aplicacin es de tipo SCARA

Figura 4.3.1. Esquema de la aplicacin programada con Cdigo-R.Como seales de control de la clula por parte del sistema de control del robot se utilizan diversas seales digitales de entrada y salida.

Como seales de entrada digitales se tienen:Ea: Indica si hay componente en el alimentador.Eh: Indica la existencia de componente en la herramienta (pinza).Et: Indica si el test ha resultado positivo.Ep: Indica si el pallet est disponible.Y como salidas digitales:Sn: Alarma que indica la necesidad de un nuevo componente.Sh: Alarma que indica que no hay componente en la pinza.Sm: Serial de control del motor de la cinta de transporte.St : Serial de activacin del test.Nom.ParmetrosDescripcinEjemploPOS$Variable position (x,y)Posiciona el extremo del robot en la position especificada.POS$ PaSBRN SubrutinaLlamada a una subrutina.SBR 300BUCNarep. .identificadorBucle de repeticin.BUC 5, 1REPIdentificador de bucleFin de bucle.REP 1OPEVar, Operacin, VarRealizacin de una operacin entre variables.OPE Pv=Pa+PiSAL*Na de lnea, condicinSalto condicional.SAL* 100, Ea=lSALNfi de lneaSalto incondicional.SAL 104ESTValor numricoEsperar un tiempo en segundos.EST 2GPZVariable orientacinGirar pinza a una orientacinGPZ OaESEId. Entrada = valorEsperar entrada.ESEEa=lRET-Retorno de subrutina.RETVELtipo y velocidadAsignar velocidad.VEL a=2000MONId entrada = valor, lnea desalto, tiempo de esperaMonitoriza el valor de una seal un tiempo, si la seal toma el valor indicado salta a lnea.MON Ea= 1,506,30VARId. variable = positionDefinicin de var. de posicin.VARPa= 100,100VARaId. variable = orientacinDefinicin de var. de orientacin.VARa Op = 100SUB-Subir la pinza.SUBBAJ-Bajar la pinza.BAJSLDId. Salida = valor, tiempoActivar salida durante un tiempo.SLD Sn= 1,10Por defecto es siempre.Tabla 8.1 Instrucciones del lenguaje Cdigo-RMacroinstruccionesMAC COG; Definicin de la macroinstruccin cogerPINZA = ABRIRBAJEST 0.5PINZA = CERRARSUBIREND MACMAC DEJ; Definicin de la macroinstruccin DEJARBAJPINZA = ABRIREST 0.5SUBPINZA = CERRAREND MAC1VEL= 2000; Velocidad base de posicionamiento2VELa= 100; Velocidad de giro de la pinza3VARPa=-450,275; Posicin del alimentador4VARPt=0, 450; Posicin del dispositivo de test5VARPi=330,-30; Posicin de comienzo del pallet6VARPd=-250,450; Pos. almacn de comp. defectuosos7VARPv=330,-30; Pos. pallet libre y auxiliar8VARPf=330,-30; Pos. de la fila libre10VARIc=80, 0; Incremento de columna11VARIf=0, 80; Incremento de fila12VARaop=100; Orientacin del comp. en pallet13VARaOa=0; Orientacin del comp. en alimentacin16VARaOt=50; Orientacin de dispositivo de testInicializacin de variables Se definen en este bloque de datos inicial la velocidad lineal y angular del efector final, as como distintas variables con posiciones y orientaciones a utilizar durante el desarrollo de la aplicacin.Proceso de llenado de palletSubrutina de nuevo pallet

300OPEPv=PiInicializacin de Pv301OPEPf=PiInicializacin de Pf302SLDSm=1Pedir nuevo pallet, activar cinta303EST2Tiempo de evacuacin del pallet anterior304ESEEp=1Espera llegada de pallet nuevo305SLDSm=0Parar cinta306RETFin de nuevo palletSubrutina de colocar en pallet400 POS$ Pv 401 GPZ Op 402 DEJ 403 RETPrimero se pide un nuevo pallet, y despus de coger el componente, se realiza el test. Si el test resulta positivo, se coloca el componente en el pallet y se actualiza la variable que representa la primera posicin libre en el pallet. Si el test es negativo, se desecha el componente y se deja en la zona de componentes defectuososEl propsito de esta subrutina es garantizar que el pallet nuevo est posicionado en la posicin de llenado, inicializando las variables Pv y Pf a la primera posicin del pallet. Para conseguir esto, se activa la salida que controla el motor de movimiento de la cinta.Esta rutina coloca, con la adecuada orientacin de la pinza, un componente en la primera posicin libre en el pallet.Subrutina colocar componente500POS$PaPosicionarse sobre el alimentador501GPZOaOrientndose correctamente502MONEa=l,506,30Monitoriza la entrada 1 durante 30s mx.503EST30Espera de 3 0 segundos504SLDSn=l,10Si no llega componente en 3 0s505SAL502Alarma (Sn) durante 10s y repite accin506COGLlega componente, cogerlo.507SAL*510,Eh= 0Verificar que componente ha sido cogido508RETFin de tomar componente510SLDSh=l,5Fallo al coger el componente511SAL500Emitir alarma (Sh) durante 5s y reintentarSubrutina de test600POS$PtPosicionarse sobre dispositivo de test601GPZOtorientarse correctamente602BAJIntroducir componente en dispositivo603SLDSt=1Activar test604RETFin de testSubrutina de rechazo de componente700SLDst=o; Componente defectuoso701SUB; Sacar componente del dispositivo de test702POS$Pd; Posicionarse sobre almacn de piezas malas703DEJ; Dejar componente705RET; Fin de rechazar componenteEspera durante un mximo de 30 segundos la llegada de un componente al alimentador. Si no llega, emite una alarma durante 10 segundos y lo vuelve a intentar. Si llega, lo recoge, verificando que est en la pinza del robot. Si no est (por ejemplo, porque ha resbalado) emite una alarma y trata de realizar la operacin de nuevo.Esta subrutina coloca el componente en el dispositivo de test y lo activa.Esta subrutina rechaza los componentes que no pasan el test, y los deja en el almacn de componentes defectuososCRITERIOS DE IMPLANTACIN DE UN ROBOT INDUSTRIAL

Expositor: MALSQUEZ LEN, Alex Xavier1. DISEO Y CONTROL DE UNA CLULA ROBOTIZADA

Implica considerar gran nmero de factores que llevar como finalidad definicin detallada de lay-out y as mismo la arquitectura de control.

Especificacin del tipo y nmero de robots a utilizar, as como de los elementos perifricos, indicando posicin relativa de los mismos.DISPOSICIN DEL ROBOT EN LA CLULA DE TRABAJOCARACTERSTICAS DEL SISTEMA DE LA CLULA DE TRABAJOControl individualSincronizacinDeteccin, tratamiento y recuperacinOrganizacin del funcionamientoInterfaz con el usuarioInterfaz con otras clulasInterfaz con un sistema de control superiorhttp://wikifab.dimf.etsii.upm.es/wikifab/index.php/Assignment_5:_DISE%C3%91O_DE_UNA_C%C3%89LULA_ROBOTIZADA2. CARACTERSTICAS A CONSIDERAR EN LA SELECCIN DE UN ROBOTAREA DE TRABAJOVolumen espacial al que puede llegar el extremo del robot.Determinado por tamao, forma y tipo de eslabones.Existe reas de trabajo regulares como irregulares.No se toma en cuenta el efector del robot.

Determina la accesibilidad de ste y su capacidad para orientar su herramienta terminal.Se determina por el tipo de aplicacin.Comnmente 6 GDL, ms GDL mayor costo; para contrarrestar este problema se hace uso de utillajes alternativos.

GRADOS DE LIBERTAD

RESOLUCINIncremento ms pequeo por parte terminal del robot.Depende de 2 factores: Sistema que controla resolucin (resolucin de captadores de posicin, nmero de bits, elementos motrices) y inexactitudes mecnicas.

PRECISIN, REPETIBILIDAD Y RESOLUCIN

Capacidad de un robot para situar extremo de su mueca en un punto sealado dentro del campo de funcionamiento.Menor distancia entre posicin especificada y posicin real.Se ve afectada por cargas, temperatura, inercia.PRECISIN

Radio de la esfera que abarca los puntos alcanzados por el robot tras suficientes movimientos, al ordenarle ir al mismo punto de destino programado, con condiciones de carga y temperatura.

Error debido a transmisin.

Valores normales : ensamblaje 0,1 mm; soldadura, pintura, manipulacin de piezas 1 y 3 mm.

REPETIBILIDAD:

FACTORES QUE AFECTAN EL ERROR DE POSICINAMIENTOLongitud de brazosCarga manejadaTipo de estructuraVelocidad

Corte por laser por Robot Stabli2. CARACTERSTICAS A CONSIDERAR EN LA SELECCIN DE UN ROBOT (Continuacin)VELOCIDADVelocidad vs. Carga inversamente proporcionales.Vel. Nominal relevante en procesos que impliquen movimientos largos de robot.Para movimientos cortos (muchas veces), vel. Nominal es cualitativo.Valores: 1 y 4 m/s (carga mx.)CAPACIDAD DE CARGA Viene acondicionada por tamao, configuracin y sistema de accionamiento del propio robot.Debe tener en cuenta, pesos de herramientas tanto como robot, momento que la pieza ejerce al transportarla.Valores normales: 0,9 y 205 kg.2. CARACTERSTICAS A CONSIDERAR EN LA SELECCIN DE UN ROBOT (Continuacin)SISTEMA DE CONTROLHace referencia a sus posibilidades cinemticas y dinmicas, y por otra parte a su modo de programacin.Cinemticas: tipo de trayectoria (PTP o CP).Dinmicas: prestaciones dinmicas del robot.Modo de programacin: guiado y textual.

3. SEGURIDAD EN INSTALACIONES ROBOTIZADASCAUSAS DE ACCIDENTESMal funcionamiento de sistema de control.Acceso indebido de personal.Errores humanos de operacin.Rotura y fatiga de robot.Sobrecarga del robot.Medio ambiente o herramienta peligrosa.

3. SEGURIDAD EN INSTALACIONES ROBOTIZADASMEDIDAS DE SEGURIDADEn fase de diseo de robot:Supervisin del sistema de controlParadas de emergenciaVelocidad mxima limitadaDetectores de seguridadCdigos de seguridadFrenos mecnicos adicionalesComprobacin de seales autodiag.En fase de diseo de la clula.Barrera de acceso

Dispositivos de intercambio de piezasMovimientos condicionadosZonas de reparacinCondiciones adecuadas en la instalacin auxiliar.En fase de instalacin y explotacin del sistema.Abstenerse de entrar en zona de trabajoSealizacin adecuadaPrueba progresiva del programa de robotFormacin adecuadaMEDIDAS DE SEGURIDAD4. MERCADO DE ROBOTS

Evolucin del nmero de robots industriales instalados por continentesParque mundial de robots en 2008

EXPOSITOR: ALTAMIRANO ESPINOZA, MarioAPLICACIONES DE LA ROBTICAEn la actualidad los robots se usan de manera extensa en la industria, siendo un elemento indispensable en una gran parte de los procesos de manufactura.

A continuacin van hacer analizadas algunas de las aplicaciones industriales de los robots. Dando una breve descripcin del proceso.

TRABAJOS EN FUNDICINEl material usado, en estado lquido, es inyectado a presin en el molde. Este ltimo est formado por dos mitades.

Los robots no necesitan una gran precisin. Su estructura ms frecuente es la polar y la articular. Su sistema de control es por lo general sencillo.

SOLDADURALa industria automovilstica ha sido la gran impulsora. La tarea ms frecuente ha sido sin duda alguna la soldadura de carroceras, siendo la ms usada la soldadura por punto

Los robots precisan capacidad de carga del orden de los 50-100 Kg y estructura articular, con suficientes grados de libertad (5 o 6) como para posicionar y orientar la pinza. En cuanto al control suele ser suficiente con un control punto a punto (PTP).

PINTURASuelen ser robots articulares, ligeros, con 6 o ms grados de libertad que les permiten proyectar pintura en todas direcciones. Estn protegidos para defenderse de las partculas en suspensin y sus posibles consecuencias. Su accionamiento puede ser hidrulico o elctrico.

La caracterstica fundamental es su mtodo de programacin. Cuentan con un control de trayectoria continua.

ADHESIVOS Y SELLANTESEl material se encuentra en forma lquida o pastosa en un tanque, siendo bombeado hasta la pistola que porta el robot

El robot, siguiendo la trayectoria preprogramada, proyecta la sustancia que se solidifica al contacto con el aire. En este proceso es importante el control sincronizado de su velocidad y del caudal suministrado por la pistola

ALIMENTACIN DE MQUINASLa alimentacin de mquinas especializadas es otra tarea de manipulacin de posible robotizacin. La peligrosidad y monotona de las operaciones de carga y descarga ha conseguido que gran nmero de empresas hayan introducido robots en sus talleres.

Los robots usados en estas tareas son, por lo general, de baja complejidad, precisin media, nmero reducido de grados de libertad y un control sencillo (PTP), basado en ocasiones con manipuladores secuenciales.

PROCESADODentro del procesado se incluyen aquellas operaciones en las que el robot enfrenta la pieza y herramientas (transportando una u otra) para conseguir, en general, una modificacin en la forma de la pieza (mecanizado).

Por este motivo se precisan robots con capacidad de control de trayectoria continua y buenas caractersticas de precisin y control de velocidad.

CORTEEs una aplicacin reciente que cuenta con notable inters. Los mtodos de corte no mecnico ms empleados son oxicorte, plasma, laser y chorro de agua, dependiendo de la naturaleza del material a cortar.

El corte por lser y por chorro de agua es de ms reciente aparicin. La disposicin tpica del robot en el corte por chorro de agua es la de robot suspendido trabajando sobre las piezas fundamentalmente en direccin vertical. Los robots empleados precisan control de trayectoria continua y elevada precisin.

MONTAJEMuchos procesos de ensamblado se han automatizado empleando mquinas especiales que funcionan con gran precisin y rapidez.

Los robots empleados requieren, en cualquier caso una gran precisin y repetitividad, no siendo preciso que manejen grandes cargas. Tambin se usan robots cartesianos por su elevada precisin y, en general, los robots articulares que resuelven aplicaciones con suficiente efectividad.

PALETIZACINGeneralmente las tareas de paletizacin implican el manejo de grandes cargas, de peso y dimensiones elevadas. Por este motivo, los robots empleados en este tipo de aplicaciones acostumbran a ser robots de gran tamao, con una capacidad de carga de 10 a 100 Kg. No obstante, se pueden encontrar aplicaciones de paletizacin de pequeas piezas, en las que un robot con una capacidad de carga de 5 Kg es suficiente.

CONTROL DE CALIDADEl robot industrial puede participar en esta tarea usando su capacidad de posicionamiento y manipulacin. As, transportando en su extremo un palpador, puede realizar el control dimensional de piezas ya fabricadas.

No existe, en este caso, un tipo concreto de robot ms adecuado para estas tareas, suelen usarse robots cartesianos por la precisin de estos pero, en general, son igualmente validos robots articulares.

MANIPULACIN EN SALAS BLANCASCiertos procesos de manipulacin deben ser realizados en ambientes extremadamente limpios y controlados.

La utilizacin de un robot para estas funciones se realiza introduciendo este de manera permanente en una cabina.

NUEVOS SECTORES DE APLICACINExisten otros sectores donde no es preciso conseguir elevada productividad, en los que las tareas a realizar no son repetitivas, y no existe un conocimiento detallado del entorno. Entre estos sectores podra citarse la industria nuclear, la construccin, la medicina, etc.

Estos sectores obligan a que los robots cuenten con un mayor grado de inteligencia. INDUSTRIA NUCLEARPor sus especiales caractersticas, el sector nuclear es uno de los ms susceptibles de utilizar robots de diseo especifico, ya que la industria nuclear genera una cantidad considerable de residuos radioactivos de baja o de alta contaminacin.

MEDICINADe entre las varias aplicaciones de la robtica a la medicina destaca la ciruga.

CONSTRUCCINEs Japn el pas que cuenta con mayor nmero de sistemas en funcionamiento. En algunos casos se trata de robots parcialmente teleoperados, construidos a partir de maquinaria convencional (gras, excavadoras, etc.). En otros es maquinaria especficamente construida para resolver un proceso concreto.

LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL

Qu es la IA?rea multidisciplinaria que, a travs de ciencias como la informtica, la lgica y la filosofa, estudia la creacin de diseos de entidades capaces de razonar por si mismas utilizando como paradigma la inteligencia humana.

Fundamentos de la IAMatemticasFilosofaEconoma NeurocienciaTeora del Control y la Ciberntica.LingsticaPsicologaIngeniera Computacional

La Inteligencia Artificial y los SentimientosYa existen sistemas inteligentes capaces de tomar decisiones acertadas.Actualmente el centro de las investigaciones es el aspecto racional, pero se est considerando seriamente la posibilidad de incorporar componentes emotivos como indicadores de estado, a fin de aumentar la IA.En sntesis lo racional y lo emocional estn de tal manera interrelacionados entre s, que se podra decir que no slo no son aspectos contradictorios sino que son- hasta cierto punto-complementarios.FINEntrada-Salida Denominacin Ventajas Inconvenientes

Circular-Circular Engranaje Pares altos Holguras Correa dentada Distancia grande - Cadena Distancia grande Ruido Paralelogramo - Giro limitado Cable - DeformabilidadCircular-Lineal Tornillo sin fin Poca holguraRozamiento Cremallera Holgura media RozamientoLineal-Circular Paral, articulado - Control difcil Cremallera Holgura media Rozamiento

Caractersticas Valores tpicosRelacin de reduccin 50 - 300Peso y tamao 0.1 - 30 kgMomento de inercia kg m2Velocidades de entrada mxima 6000 - 7000 rpmPar de salida nominal 5700 NmPar de salida mximo 7900 NmJuego angular 0 - 2"Rigidez torsional 100-2000 Nm/radRendimiento 85 % - 98 %

Neumtico Hidrulico ElctricoEnerga . Aire a presin .Aceite mineral.Corriente elctrica (5-10 bar) (50-100 bar)Opciones .Cilindros .Cilindros .Corriente continua.Motor de paletas .Motor de paletas .Corriente alterna.Motor de pistn .Motor de pistones axiales .Motor paso a pasoVentajas.Baratos .Rpidos .Precisos.Rpidos .Alta relacin potencia-peso .Fiables.Sencillos .Auto lubricantes .Fcil control.Robustos .Alta capacidad de carga .Sencilla instalacin.Estabilidad frente a .Silenciososcargas estticasDesventajas .Dificultad de.Difcil mantenimiento.Potencia limitada control continuo .Instalacin especial .Instalacin especial(filtros, eliminacin aire) (Compresor, filtros) . Frecuentes fugas .Ruidoso.Caros

TABLA N V.1 Caractersticas a tener en cuenta para la seleccin de un robot

Caractersticas geomtricas rea de trabajo Grados de libertad Errores de posicionamiento Distancia tras emergencia Repetividad Resolucin Errores en el seguimiento de trayectorias Calidad de una lnea recta, arco, Precisin cuando se mueve el mnimo incremento posible

Caractersticas Cinemticas Velocidad nominal mxima Aceleracin y deceleracin

Caractersticas Dinmicas Fuerza De agarre Carga mxima Control de fuerza-par Frecuencia de resonancia

Tipo movimientos Movimientos punto a punto Movimientos coordinados Trayectorias continuas (CP)

Modo programacin Enseanza (guiado) Textual

Tipo accionamiento Elctrico (c. alterna o c. continua) Neumtico Hidrulico

Comunicaciones E/S Digitales/Analgicas Comunicaciones lnea serie

Servicio proveedor Mantenimiento, Servicio Tcnico, Cursos de formacin.

Coste