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El sistema robótico, un robot está formado por los siguientes elementos: estructura mecánica,transmisiones, actuadores, sensores, elementos terminales y controlador.
ROBOT: Máquina automática programable capaz de realizar determinadas operaciones de manera autónoma y sustituir a los seres humanos en algunas tareas, en especial las pesadas, repetitivas o peligrosas; puede estar dotada de sensores, que le permiten adaptarse a nuevas situaciones.BRAZO ROBOT: Es un tipo de brazo mecánico, normalmente programable, con funciones parecidas a las de un brazo humano; este puede ser la suma total del mecanismo o puede ser parte de un robot más complejo.MORFOLOGIA DE ROBOT: Como se mencionó anteriormente ayudar a los seres humanos en actividades netamente peligrosas. Por lo tanto, se sugiere que imite la anatomía humana. (figura No.1).
SISTEMA ROBOTICO:Es un robot que cumple funciones específicas se parezca o no a la anatomía humana. un robot está formado por los siguientes elementos: estructura mecánica, transmisiones, actuadores, sensores, elementos terminales y controlador. Aunque los elementos empleados en los robots no son exclusivos de estos (máquinas herramientas y otras muchas máquinas emplean tecnologías semejantes), las altas prestaciones que se exigen a los robots .ESTRUCTURA DE UN ROBOT: Eslabones y articulaciones. ESLABON: Esla parte rígida de robot (huesos del esqueleto humano),ARTICULACION: Unión de dos eslabones.
FIGURA No. 2. FIGURA No.3.
GRADOS DE LIBERTAD: Es cada uno de los movimientos básicos que definen la movilidad de un determinado robot. Cada movimiento independiente que puede realizar cada articulación.Cuando se habla de los grados de libertad se refiere al movimiento de las piezas en un espacio tridimensional, como la traslación(desplazamiento) en los tres ejes perpendiculares (adelante/atrás,
izquierda/derecha, arriba/abajo), la rotación(giro) en piezas cilíndricas o la combinación de movimientos anteriores (COMPLEJO). Ver figura No. 2 y 3.Existen 6 clases básicas de grado de libertad en las articulaciones: Ver figura No. 4 y ejemplos Figura No. 5.1) Rotación 2) Prismática 3) Cilíndrico. 4) Planear 5) Esférico o rótula. 6)
ESQUEMA ARTICULACION GRADO DE LIBERTADROTACIONAL
Suministra un grado de libertad, consistente en una rotación alrededor del eje de la articulación (es la más empleada).
1
PRISMATICA El grado de libertad consiste en una traslación a lo largo del eje de la articulación.
1
CILINDRICAExisten 2 grados de libertad que son: 1 es rotación y el otro es traslación.
2
PLANARSe caracteriza por el movimiento de desplazamiento en un plano, existiendo 2 grados de libertad.
2
ESFERICA O ROTULACombinan 3 giros en 3 direcciones perpendiculares al espacio.
3
TORNILLO 1
ESQUEMA GRADOS
ESQUEMA GRADOS
Sigue aquí lo del cuadernillo hacer un cuador explicando lo que es
http://coparoman.blogspot.com.co/2013/05/12-grados-de-libertad-de-un-robot.html
GRADOS DE LIBERTAD DE UN ROBOT
Tiene que ver con la movilidad del robot.
Cuando se habla de los grados de libertad se refiere al movimiento de las piezas en un espacio tridimensional, como la traslación en los tres ejes perpendiculares (adelante/atrás, izquierda/derecha, arriba/abajo), larotación en piezas cilíndricas o la combinación de movimientos anteriores.
Figura 1.2.1 movimientos
ARTICULACIONESEl análisis de las articulaciones básicas nos permite identificar los grados de libertad es decir su capacidad de movimiento.
Figura 1.2.2 articulaciones básicas
La rótula se considera que tiene 3 grados de libertad, ya que se puede mover en los 3 ejes cartesianos (x,y,z)
http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0204/ctrl_rob/robotica/sistema/morfologia.htm
http://roboticakarimnc.blogspot.com.co/2015/02/partes-de-un-robot.html
Partes de un robot.¡Hola, de nuevo!
Ahora, los introduciré a un tema más complicado, aunque muy importante, para conocer a los robots.
Los robots tienen muchas partes diferentes y únicas, e identificar cada una es indispensable para entender a un robot, y su constitución, en este caso, física y mecánica.
PARTES DE UN ROBOT Estructura mecánica. Articulaciones. Actuadores. Sensores. Procesadores.
ESTRUCTURA MECÁNICA.
Mecánicamente, un robot está conformado por una serie de elementos o eslabones unidos por articulaciones que le permiten tener movimientos relativos entre cada uno de los consecutivos.
CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS.
Tenemos que tener en cuenta un conjunto de variables que, en muchas ocasiones, se contraponen.La variable por excelencia, lo que debemos tener en mente constantemente, es el objetivo y la aplicación del robot.
GRADO DE LIBERTAD.
Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación se denomina grado de libertad (GDL).
Existen 6 clases básicas de grado de libertad en las articulaciones: Esférico o rótula. Planar. Tornillo. Prismático. Rotación. Cilíndrico.
Actuadores:Permiten realizar el movimiento. Hay 3 tipos: Neumáticos, hidráulicos o eléctricos.
Sensores:Encargados de monitorear la posición, velocidad, aceleración, torque, etc. Son 7 tipos: Presencia, posición, velocidad, de tacto, fuerza y par, proximidad y presencia, visión del robot.
Procesadores:Su función es garantizar el cumplimiento de las tareas asignadas. Controlador, Sistema de control, Software de control, Lenguaje de programación. Nivel de articulación, Nivel de manipulador, Nivel de tarea. Resolución espectral, Presición, Repetibilidad, Velocidad de operación, Capacidad de carga.Ahora que conocemos y comprendemos las partes de un robot, será mucho más fácil manipularlos
http://coparoman.blogspot.com.co/2013/05/estructura-de-los-robots-manipuladores.html
La estructura de los robots manipuladores son esencialmente brazos artificiales.
Figura 1.1 brazo manipulador
Las articulaciones permiten movimientos relativos entre cada dos eslabones consecutivos.
Figura 1.1.2 articulación y eslabonesLos robots manipuladores suelen tener de seis a más grados de libertad.En nuestro ejemplo tenemos cinco grados de libertad es decir, cinco ejes numerados de A1 hasta A5. Los nombres de los movimientos reciben a la de su similar de las articulaciones humanas.
Figura 1.1.3 eje A1 movimiento de CINTURA eje A2 movimiento de HOMBRO
La numeración de los ejes es de abajo hacia arriba
Figura 1.1.4 eje A3 movimiento de CODO
En la muñeca para nuestro ejemplo tenemos 2 grados de libertad
Figura 1.1.5 ejes A4 y A5 movimientos de muñeca 1 y 2
En el extremo se encuentra la herramienta de trabajo llamada “efector final” por ejemplo
Elemento de sujeción; pinzas, tenazas etcétera accionando su cierre y apertura por medio de alguno de los sistemas. neumático (aire), hidráulico (aceite) , eléctrico (motor o solenoide)
Elemento de trabajo; pistola de pintar, terminales para soldar, llave herramienta etcétera
Figura 1.1.6 efector final
http://robotica-ana.blogspot.com.co/2014/10/brazo-robotico.html
Brazo RoboticoBrazo Robotico - Este es un fragmento de un trabajo. Pueden usarlo como guía.
Los robots manipuladores son, esencialmente, brazos articulados. La configuración de la estructura mecánica de los robots industriales no busca una réplica humana sino funcional.
BRAZO HUMANO BRAZO ROBÓTICO
Huesos Eslabones
Músculos Accionadores
Tendones Transmisiones
Nervios Cables de señal
Los brazos robóticos también tienen grados de libertad. No obstante en lugar de músculos, tendones, rótulas y huesos, los brazos robóticos están hechos de metal, plástico, madera, motores, electroimanes, engranajes, poleas y otros componentes mecánicos. Algunos brazos robóticos solo proporcionan un grado de libertad; otros proporcionan tres, cuatro, incluso cinco grados distintos de libertad.
Grados de libertad. Son los parámetros que definen la posición y la orientación del elemento terminal del manipulador. De una manera más sencilla, los grados de libertad se pueden definir como los posibles movimientos básicos (giratorio y de desplazamiento) independientes.
Estructura cinemática: un manipulador convencional es una cadena cinemática abierta formada por un conjunto de eslabones o elementos de la cadena interrelacionados mediante articulaciones o pares cinemáticas.
Tipos de articulaciones: Las Uniones son elementos rígidos que se emplean para la conexión de las diversas articulaciones del robot. En una cadena de unión-articulación-unión, se le denomina unión de entrada al eslabón que está más cerca de la base del robot, a la otra unión por consiguiente se le llama unión de salida. La unión de salida es la que se desplaza con respecto a la unión de entrada.El movimiento de las uniones puede ser lineal o rotacional. Las Articulaciones Lineales implican un movimiento deslizante o de translación de las uniones de conexión, este movimiento puede ser generado por pistones o por medio de hacer deslizar el elemento sobre un carril o guía usando dispositivos mecánicos, eléctricos o neumáticos.Se puede distinguir tres tipos: Articulación Rotacional, el eje de rotación es perpendicular a los ejes de las dos uniones. Articulación de Torsión, la cual realiza un movimiento de torsión entre las uniones de entrada y salida, y el eje de torsión de esta articulación es paralelo al eje de las dos uniones.
Articulación de Revolución, en este tipo el eje de rotación es paralelo al eje de la unión de entrada y perpendicular al de la unión de salida, es decir la unión de salida gira alrededor de la de entrada.
Configuraciones cinemáticas:
http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0708/archivos/_15/Tema_5.4.htm
Entre los robots considerados de más utilidad en la actualidad se encuentran los robots industriales o manipuladores. Existen ciertas dificultades a la hora de establecer una definición formal de lo que es un robot industrial. La primera de ellas surge de la diferencia conceptual entre el mercado japonés y el euro-americano de lo que es un robot y lo que es un manipulador. Así, mientras que para los japoneses un robot industrial es cualquier dispositivo mecánico dotado de articulaciones móviles destinado a la manipulación, el mercado occidental es más restrictivo, exigiendo una mayor complejidad, sobre todo en lo relativo al control. En segundo lugar, y centrándose ya en el concepto occidental, aunque existe una idea común acerca de lo que es un robot industrial, no es fácil ponerse de acuerdo a la hora de determinar una definición formal. Además, la evolución de la robótica ha ido obligando a diferentes actualizaciones de su definición.
La definición mas comúnmente aceptada posiblemente sea la de la Asociación de Industrias de Robótica (RIA, Robotic Industry Association), según la cual:
"Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas"
Esta definición, ligeramente modificada, ha sido adoptada por la Organización Internacional de Estándares (ISO) que define al robot industrial como:
"Manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de
manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas"
Se incluye en esta definición la necesidad de que el robot tenga varios grados de libertad. Una definición más completa es la establecida por la Asociación Francesa de Normalización (AFNOR), que define primero el manipulador y, basándose en dicha definición, el robot:
Manipulador: mecanismo formado generalmente por elementos en serie, articulados entre sí, destinado al agarre y desplazamiento de objetos. Es multifuncional y puede ser gobernado directamente por un operador humano o mediante dispositivo lógico.
Robot: manipulador automático servo-controlado, reprogramable, polivalente, capaz de posicionar y orientar piezas, útiles o dispositivos especiales, siguiendo trayectoria variables reprogramables, para la ejecución de tareas variadas. Normalmente tiene la forma de uno o varios brazos terminados en una muñeca. Su unidad de control incluye un dispositivo de memoria y ocasionalmente de percepción del entorno. Normalmente su uso es el de realizar una tarea de manera cíclica, pudiéndose adaptar a otra sin cambios permanentes en su material.
Por ultimo, la Federación Internacional de Robótica (IFR, International Federation of Robotics) distingue entre robot industrial de manipulación y otros robots:
"Por robot industrial de manipulación se entiende una maquina de manipulación automática, reprogramable y multifuncional con tres o más ejes que pueden posicionar y orientar 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"
En esta definición se debe entender que la reprogramabilidad y la multifunción se consiguen sin modificaciones físicas del robot.
Común en todas las definiciones anteriores es la aceptación del robot industrial como un brazo mecánico con capacidad de manipulación y que incorpora un control más o menos complejo. Un sistema robotizado, en cambio, es un concepto más amplio. Engloba todos aquellos dispositivos que realizan tareas de forma automática en sustitución de un ser humano y que pueden incorporar o no a uno o varios robots, siendo esto ultimo lo mas frecuente.
1. Estructura de los robots industriales
Un manipulador robótico consta de una secuencia de elementos estructurales rígidos, denominados enlaces o eslabones, conectados entre sí mediante juntas oarticulaciones, que permiten el movimiento relativo de cada dos eslabones consecutivos.
Elementos estructurales de un robot industrial
Una articulación puede ser:
Lineal (deslizante, traslacional o prismática), si un eslabón desliza sobre un eje solidario al eslabón anterior.
Rotacional, en caso de que un eslabón gire en torno a un eje solidario al eslabón anterior.
a) b)Distintos tipos de articulaciones de un robot: a) lineal, b)
rotacionalesEl conjunto de eslabones y articulaciones se denomina cadena cinemática. Se dice que una cadena cinemática es abierta si cada eslabón se conecta mediante articulaciones exclusivamente al anterior y al siguiente, exceptuando el primero, que se suele fijar a un soporte, y el último, cuyo extremo final queda libre. A éste se puede conectar un elemento terminal o actuador final: una herramienta especial que permite al robot de uso general realizar una aplicación particular, que debe diseñarse específicamente para dicha aplicación: una herramienta de sujeción, de soldadura, de pintura, etc. El punto más significativo del elemento terminal se denomina punto terminal (PT). En el caso de una pinza, el punto terminal vendría a ser el centro de sujeción de la misma.
Punto terminal de un manipulador
Los elementos terminales pueden dividirse en dos categorías:
pinzas (gripper)
herramientas
Las pinzas se utilizan para tomar un objeto, normalmente la pieza de trabajo, y sujetarlo durante el ciclo de trabajo del robot. Hay una diversidad de métodos de sujeción que pueden utilizarse, además de los métodos mecánicos obvios de agarre de la pieza entre dos o más dedos. Estos métodos suplementarios incluyen el empleo de casquillos de sujeción, imanes, ganchos, y cucharas.
Una herramienta se utiliza como actuador final en aplicaciones en donde se exija al robot realizar alguna operación sobre la pieza de trabajo. Estas aplicaciones incluyen la soldadura por puntos, la soldadura por arco, la pintura por pulverización y las operaciones de taladro. En cada caso, la herramienta particular está unida a la muñeca del robot para realizar la operación.
A los manipuladores robóticos se les suele denominar también brazos de robot por la analogía que se puede establecer, en muchos casos, con las extremidades superiores del cuerpo humano.
Semejanza de un brazo manipulador con la anatomía humana
Se denomina grado de libertad (g.d.l.) a cada una de las coordenadas independientes que son necesarias para describir el estado del sistema mecánico del robot (posición y orientación en el espacio de sus elementos). Normalmente, en cadenas cinemáticas abiertas, cada par eslabón-articulación tiene un solo grado de libertad, ya sea de rotación o de traslación. Pero una articulación podría tener dos o más g.d.l. que operan sobre ejes que se cortan entre sí.
Distintos grados de libertad de un brazo de robot
Para describir y controlar el estado de un brazo de robot es preciso determinar:
La posición del punto terminal (o de cualquier otro punto) respecto de un sistema de coordenadas externo y fijo, denominado el sistema mundo.
El movimiento del brazo cuando los elementos actuadores aplican sus fuerzas y momentos.
El análisis desde el punto de vista mecánico de un robot se puede efectuar atendiendo exclusivamente a sus movimientos (estudio cinemático) o atendiendo además a las fuerzas y momentos que actúan sobre sus partes (estudio dinámico) debidas a los elementos actuadores y a la carga transportada por el elemento terminal.
2. Configuraciones morfológicas y parámetros característicosde los robots industriales
Según la geometría de su estructura mecánica, un manipulador puede ser:
Cartesiano, cuyo posicionamiento en el espacio se lleva a cabo mediante articulaciones lineales.
Cilíndrico, con una articulación rotacional sobre una base y articulaciones lineales para el movimiento en altura y en radio.
Polar, que cuenta con dos articulaciones rotacionales y una lineal. Esférico (o de brazo articulado), con tres articulaciones rotacionales. Mixto, que posee varios tipos de articulaciones, combinaciones de las anteriores. Es
destacable la configuración SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) Paralelo, posee brazos con articulaciones prismáticas o rotacionales concurrentes.
Los principales parámetros que caracterizan a los robots industriales son:
Número de grados de libertad. Es el número total de grados de libertad de un robot, dado por la suma de g.d.l. de las articulaciones que lo componen. Aunque la mayoría de las aplicaciones industriales requieren 6 g.d.l., como las de soldadura, mecanizado y almacenamiento, otras más complejas requieren un número mayor, tal es el caso de las labores de montaje.
Espacio de accesibilidad o espacio (volumen) de trabajo. Es el conjunto de puntos del espacio accesibles al punto terminal, que depende de la configuración geométrica del manipulador. Un punto del espacio se dice totalmente accesible si el PT puede situarse en él en todas las orientaciones que permita la constitución del manipulador y se dice parcialmente accesible si es accesible por el PT pero no en todas las orientaciones posibles. En la figura inferior se aprecia el volumen de trabajo de robots de distintas configuraciones.
Capacidad de posicionamiento del punto terminal. Se concreta en tres magnitudes fundamentales: resolución espacial, precisión y repetibilidad, que miden el grado de exactitud en la realización de los movimientos de un manipulador al realizar una tarea programada.
Capacidad de carga. Es el peso que puede transportar el elemento terminal del manipulador. Es una de las características que más se tienen en cuenta en la selección de un robot dependiendo de la tarea a la que se destine.
Velocidad. Es la máxima velocidad que alcanzan el PT y las articulaciones.
Configuracióngeométrica
Estructuracinemática
Espacio detrabajo Ejemplo
cartesianos
tipo cantilever
tipo pórtico
cilíndrico
polar
esférico
SCARA
paralelo
