Els manipuladors i els robots són màquines programables que poden fer tasques repetitives amb més rapidesa i més precisió, reduint els costos de fabricació. Es por definir la robòtica com el conjunt de coneixements que permeten dissenyar, realitzar i controlar equips basats en estructures mecàniques proliarticulades, amb un certa capacitat d’aprenentatge destinats a la producció industrial i a la substitució del treball humà en tasques diverses.

1 Robots i manipuladors Al’entorn industrial, els robots i els manipuladors formen part d’una cadena de porducció, de manera que sempre trballen coordinadament amb altres màquines per a dur a terme un procés de frabricació. La implantació de la robòtica en la indústria, juntament amb l’automàtica i les tecnologies de la informació i la comunicació, permet obtenir productes de millor qualitat, uniformitat i de cost inferior, ara bé comporta la reducció dels llocs de treball de menor qualificació especialment en les cadenes de producció en sèrie. Els manipuladors són braços articulats amb diferents possibilitats de moviment de caràcter seqüencial que no permeten la combinació simultània de moviments. Per al control dels seus moviments s’utilitzen sistemes programables senzills. Representen el primer estadi de la robòtica i s’utilitzen bàsicament en operacions de càrrega i descàrrega de peces en les màquines.

- Arquitectura d’un robot industrial L’arquitectura dels robots i manipuladors es refereixen a les formes constructives i a les seves capacitats de moviment o mobilitat. Tot i que hi ha moltes formes ens referirem només als braços poliarticulats clàssics. Aquests tenen una base fixa i una cadena de membres o barres unides a partir d’enllaços anomenats parlls cinemàtics, que acaben en un extrem amb un element terminal. L’element terminal és l’eina o dispositiu que es troba a l’extrem de l’estructura a di de realitzar la tasca que tingui encomanada el robot. El tipus d’enllaç o parell cinemàtic determina el moviment que es pot fer entre els dos membres o barres d’un mecanisme. Cada moviment independent d’una barra o membre respecte l’altre origina el que en diem un grau de llibertat. Els aparells cinemàtics més importatns són: � Parell de revolució o articulació: és el més comú de tots. En aquest enlláç. una barra pot

únicament girar respecte de l’altra. Per tant, té un grau de llibertat. � Parell prismàtic o de guia-corredora: una barra pot lliscar respecte de l’altra sense girar,

en un únic moviment guiat. També proporciona un únic grau de llibertat. � Parell cilíndric : permet dos moviments independents una de giratori i un altre de lliscant. � Parell helicoïdal o de rosca: permet el moviment de gir i el de desplaçament al mateix

temps, però lligar l’un a l’altre. Té un únic grau de llibertat. ja que el moviment de rotació

no és independent del de translació. � Parell esfèric o ròtula esfèrica: és el que permet tres girs en les tres dimensions sense

desplaçaments, com la bola d’un remolc. Aleshores té tres graus de llibertat- � Parell pla: una barra o membre pot moure’s en dues direccions i girar respecte de l’altre.

S’utilitza poc ja que l’enllaç no queda garantit. Té tres graus de llibertat. La combinació adequada dels aparells permet organitzar els moviments dels robots i en determina la mobilitat i el grau de llibertat total del robot. N’hi ha quatre estructures bàsiques: � Estrucutra cartesiana: l’element terminal es pot moure linealment en tres eixos, gràcies a

tres guies corredores. L’espai de treball de l’element serà un volum paral·lelepipèdic. � Estructura cilíndrica : substitueix el moviment lineal sobre la base per un moviment

giratori, aleshores disposa d’una articulació i dues guies corredores. L’espai de treball de l’element serà un volum cilíndric.

� Estructura polar : té dos moviments giratoris i un de lienal, amb un parell de articulacions i una guia-corredora.

� Estructura angular: té tres moviments giratoris, amb tres articulacions. Aquestes estructures tenener tres graus de llibertat, a les que s’ha d’afegir els graus de l’element terminal.

- Actuadors La força motriu per aconseguir el moviment de cada articulació pot provenir d’actuadors elèctrics, pneumàtics o hidràulics. En el cas dels elèctrics es tracta de motors, dels quals se n’empren de diferents tipus: motors pas a pas, motors de corrent continu, sense escombretes. Els servomotors són motors que incorporen una caixa reductora i un sistema de control de posicionament digital. Aquest tenen tres fils, dos per a l’alimentació i un tercer per rebre els polsos del control que van al sistema electrònic intern. La durada dels polsos determina la posició en què ha de quedar l’eix de sortida.

Detector capacitiu

detector magnètic

- Sensors Un dels principals problemes dels robots és poder controlar el posicionament de cada un dels elements de l’estructura per aconseguir la màxima precisió en les coordenades d’una trajectòria i de la posició final. Per això cl que cada una de les articulacions incorpori un sistema de sensor de posició que informi a l’equip de control de quina és la situació. Aquests poden estar integrats a l’interior d’un servomotor, o situats en un dels elements mòbils. Normalment són codificadors òptics, els quals disposen d’un disc perforat solidari a l’eix en moviment. Les perforacions són per deixar passar un feix de llum infraroja que emet un emissor, i ser rebuda per un detector, de manera que comptant les transicions a partir de les interrupcions de la llum, es pot saber el gir obtingut. N’hi ha per mesurar posicions angulars i per desplaçaments lineals. Els detectors de presència permeten informar a l’equip de control de la detecció d’un objecte en un punt determinat i fins i tot saber-ne el tipus de material amb què està fet. Els detectors magnètics detecten objectes de metalls ferromagnètics, i els detectors capacitius detecten els materials no metàl·lics.