|
 |
 |
|
|
 |
Publicaciones de Estudiantes
Julio Ruiz González
Titulo:
Robótica
Area:
Pais:
Perfil:
Programa:
Available for Download:
Yes
Diseminar información, ideas innovadoras y
conocimientos académicos es una función
importante para Atlantic Internacional
University. Publicaremos noticias, artículos,
comentarios y otras publicaciones de
nuestros estudiantes y otros colaboradores.
Si desea contactar al autor por motivos
profesionales favor enviar su petición por
este medio.
|
|
| |
|
|
| |
JUSTIFICACION
La robotica se puede considerar como
una herramienta para la educación la
cual brinda una cantidad de
alternativas para simular los
comportamientos sicológicos de los
seres humanos siendo esto un
preámbulo a la inteligencia
artificial aplicada a las maquinas
la cuales interactuan con el hombre.
En el primer capitulo de este
trabajo se introduce al lector a
este apasionante campo para que
sirva de estimulo mental e
introducirlo al estudio formal de la
robotica . La robotica y la
inteligencia artificial se unen para
que pueda pensarse en seres
artificiales por medio de maquinas y
estas tienen mucho que ver en el
proceso de la vida diaria del ser
humano asi como los procesos
productivos en los cuales se
transforma la materia en un insumo
para el bienestar de la humanidad.
Para entender como funciona un robot
es necesario conocer las partes que
lo conforman, los modelos que estan
involucrados en su concepción por
ello hago una introducción al
analisis de la cinematica y de la
dinamica que intervienen en el
modelo de un robot pero no solo se
estudia la mecanica de este asunto
sino que tambien se considera la
forma en que pueda interactuar con
el medio y para ello se introducen
conceptos de vision artificial para
que el lector aprecie el grado de
aplicaciones que pueda tener un
robot de esta naturaleza.
Con los conceptos de robotica y
vision artificial se pueden
construir robots agregandoles
memoria y esto hace que se conciba
un nuevo concepto denominado
organismo artificiale capaz de
comportarse y aprender del medio
dotado de capacidades de toma de
decisiones para resolver problemas
de cualquier indole, el sueño del
hombre de crear robots con
conciencia estara cerca mientras el
hombre se estudie a si mismo.
INTRODUCCION
Las maquinas conocidas como robots
son importantes en la vida del
hombre y tienen la finalidad de
ayudar en diferentes actividades
como trabajos repetitivos, manejo de
materiales peligrosos y actividades
que superan las capacidades
naturales del ser humano. A fin de
dar una solucion a estas actividades
el ser humano diseña y construye
dispositivos para estas tareas,
ademas busca mejorar su desempeño
con la aplicación de tecnología de
vanguardia ( vision artificial y
respuesta inmediata). Se estudia la
morfología y caracteristicas para
entender cuales son las diferentes
partes de que consta un robot asi
como las consideraciones que se
deben de tomar en cuenta en el
modelo mecanico considerando la
cinematica de todas las piezas
moviles que lo componen, el modelo
dinamico del robot es quiza la parte
mas compleja de este modelo, como el
lector se dara cuenta cuando se
estudie con mas profundad este tema,
el modelo matematico y la cantidad
de recurso informatico que se
requiere para resolver este problema
guiara el metodo mas apropiado para
su implementacion. hasta es punto la
maquina no interactua con el medio y
solo dandole caracteristicas humanas
como lo son la vision y audición los
robots siguen siendo meras maquinas
destinadas a ejecutar tareas
repetitivas en aplicaciones como las
celdas de manufactura industrial.
El objetivo final de la robótica es
el de construir sistemas
inteligentes capaces de mostrar
comportamientos racionales y
complejos en la ejecución de tareas
específicas, caracterizadas por la
interacción física con un mundo real
y dinámico a través de un cuerpo
físico. Es por ello que se dedica un
capitulo que trata con detalle la
vision artificial en un robot
haciendo que el lector afiance sus
conceptos cuando el robot interactue
con el medio como fuente de
adquisición de datos los cuales se
procesaran al digitalizar la imagen
y esta información procesada le
servira para posicionarlo en sus
coordinas espaciales.
Un robot autónomo es una máquina
capaz de operar en un ambiente
parcialmente desconocido e
impredecible. En contraste a este
tipo de robots están los usados en
la industria donde el ambiente es
muy controlado y predecible. Hoy en
día el campo de la robótica móvil
esta recibiendo una gran atención,
ésta tiene un amplio rango de
posibilidades en la industria. El
interés en los robots no está
dirigido completamente a las
aplicaciones industriales. Muchos
biólogos, psicólogos y etimólogos
están interesados en el uso de
robots móviles para validar
estructuras de control observadas en
el mundo biológico.
Franceschini usó robots para validar
la estructura de la retina
observadas en las moscas, Beer
reprodujo el mecanismo que coordina
el movimiento de las patas de los
insectos al andar, Deneubourg obtuvo
más información acerca del
comportamiento colectivo de las
colonias de hormigas. Estos son
algunos de los estudios que se han
realizan con robots, fuera de las
aplicaciones industriales.
Tradicionalmente las investigaciones
en robótica se han centrado en
definir las interacciones en
ambientes estáticos. Una gran parte
de la robótica todavía se centra en
los problemas concernientes a la
manipulación de objetos y a los
robots estáticos. Sin embargo en
estos últimos años se encuentran
cada vez más investigaciones
orientadas a los agentes móviles en
ambientes dinámicos. El hecho de que
el agente posea un cuerpo físico
introduce nuevas variables, al menos
casi todos los robots están sujetos
al deterioro, fricción, mal
funcionamiento y otros factores
físicos que nunca son tomados lo
suficientemente en cuenta en una
simulación. También existe la
necesidad de que el agente perciba,
actúe y muestre una serie de
comportamientos racionales
requeridos en ambientes dinámicos
caracterizados por su variabilidad
en el tiempo y el espacio. Dentro de
las investigaciones en robótica
existen una gran cantidad de
preguntas por responder que definen
un amplio espectro de oportunidades
y garantizan el futuro de las
investigaciones en esta área.
OBJETIVOS GENERALES
1. Conocer las caracteristicas
principales que componen el modelo
dinamico y estatico de los
componentes mofologicos de un robot.
2. Conocer la forma en que
interactuan los robots en la
educación del ser humano al crear
una robotica al alcance del
entendimiento de niños y de adultos
neofitos en el tema.
3. Dar a conocer que el robot no es
una maquina programada para hacer
tareas repetitivas si no que es un
campo fértil para el uso de la
inteligencia artificial al dotarlo
de sensores del mundo externo.
4.Enfocar el estudio de robots para
entender el comportamiento biologico
de insectos en lo que es el
reconocimiento de movimientos
primarios de conductas relacionados
con el llamado sexual de dichos
insectos.
CAPITULO 1
INTRODUCCION
La robotica puede concebirse como
herramienta para la educación segun
las teorias de Piaget del desarrollo
cognoscitivo utilizando la robotica
como metodo de enseñanza de robots
fisicos concebidos como organismos
artificiales, utilizando kits de
ensamblajes para que los estudiantes
de todos los niveles sean capaces de
proyectar y construir robots reales
que simulan comportamientos de los
animales, el proceso de contruccion
de robots reales ayuda a comprender
conceptos relacionados con sistemas
dinamicos complejos en particular
como emerge un comportamiento global
a partir de dinamicas locales, esto
es hecho mediante procesos de
contruccion, con el objetivo de
obtener el comportamiento deseado el
estudiante modifica la mente y el
cuerpo del organismo artificial, la
contruccion de poblaciones de
organismos artificiales ayuda al
estudiante a diferenciar entre los
comportamientos observados a nivel
individual ( nivel microscopico ) y
a nivel de problacion ( macroscopico
). El desarrollo de una poblacion de
robots con el comportamiento deseado
es un proceso evolutivo, la
reproducción selectiva de una
poblacion de robots es una eficaz
herramienta para explicar la teoria
de la evolucion de Darwin,
experimentando con organismos
artificiales, opuestos a los
biologicos, es posible obervar
rapidamente los resultados de la
selección, reproducción y mutación.
El uso de sistemas inteligentes para
ampliar nuestra vision de la
realidad biologica podria
convertirser en una parte del
curriculo de ciencias, tecnología,
sicologia y biología. No es
necesario ser un experto en robotica
para hacer robots y programarlos aun
sabiendo muy poco sobre esta ciencia
la cual nos brinda un amplio
laboratorio al llevar a las maquinas
a que actuen y tomen comportamientos
humanos.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Introducir conceptos de robotica
aplicados al aprendizaje de esta
ciencia a personas de toda edad
desde niños hasta adultos.
2. Los modelos mas aplicados para la
educación con robot son los Kit para
la construccion de robot.
3.Introducir nuevos conceptos de
organismos artificiales cuando se
programa la unidad robotica para que
realice conductas humanas.
4. Dar a conocer que la inteligencia
artificial de maquinas no es una
ciencia oculta y esta al alcance de
todo el publico.
1.1 Organismos artificiales en la
educación: durante la ultima decada
investigadores e industrias han
propuesto y desarrollado cierto
numero de kits para la contruccion
de robots, diseñados para estimular
el aprendizaje de conceptos y
metodos relativos a la educación de
estudiantes en contenidos
cientificos tales como matemáticas,
fisica, informatica y mecanica. Los
kits incluyen pequeños motores,
sencillo sensores, ruedas,
engranajes, poleas y reles, todo
aquello que el alumno puede
necesitar para contruir robots como
cables o equipamientos de radio que
posibilitan conectar el robot con un
computador personal, esto permite al
usuario controlar el invento, como
construir robots autonomos con toda
la capacidad de control localizada
en el interior de la maquina.
Los kits han sido desarrollados de
acuerdo a los principios educativos
derivados de las teorias del
desarrollo cognitivo de Jean Piaget
(1966) revisados por Seymour Papera
(1980-1986), este enfoque indica que
en el centro todo proceso de
aprendizaje es el papel activo de
quien aprende el que amplia su
conocimiento a traves de la
manipulación y construccion de
objetos, esta filosofia sugiere que
la tradicional construccion de kits
es muy adecuada como herramienta de
aprendizaje, sin embargo dar vida a
un objeto por medio de la
interaccion con un ordenador
personal hace posible desarrollar
aplicaciones que van mas alla de la
idea original de los primeros que
propusieron esta metodología, se han
construido pequeñas maquinas moviles
que simulan comportamientos de
animales reales, estos prototipos
son robots moviles que como los
animales reales tienen un aparato
sensorial ( sensores sensibles a la
luz o el calor), un sistema motor (
ruedas controladas por motores) y un
cerebro ( representado por un
programa de ordenador que controla
el sistema motor utilizando la
información del aparato sensorial,
estas maquinas pueden ser
consideradas como organismos
artificiales y ser usadas a la ves
con propositos educativos y en la
investigación basica en campos como
la sicologia, etologia y robotica.
1.2 Organismos artificiales y nuevas
tecnologías de la educación: las
molecualas de un gas en el interior
de un flujometro, los codigos
geneticos de los seres vivios, el
cerebro de un organismo, las abejas
en una colmena y las comunidades
humanas son todos ellos ejemplos de
sistemas dinamicos complejos, se
dice que un sistema es complejo
cuando esta constituido por
diferentes elementos que
interaccionan entre si, es dinamico
cuandos las leyes de la interaccion
entre los diferentes elementos
producen macroefectos que varian en
el tiempo. El interes cientifico en
la complejidad ha producido algo mas
que simple conocimiento tecnologico,
ya que ha generado un nuevo camino
de observación e interpretación de
la realidad, este esta basado en el
saber que en un sistema complejo
cada elemento interaccionan con los
otros elementos y que, por
consiguiente, cualquier accion de un
componente influye en el
comportamiento de los otros
componentes, un comportamiento
global resultante emerge de las
dinamicas locales afectando a
subsistemas especificos, las
perturbaciones exteriores o
modificaciones en la interaccion de
los principios que gobiernan la
actividad de los componentes del
sistema conducen a cambios en estas
dinamicas locales, estas son
reguladas por leyes no lineales,
pequeñas fluctuaciones aleatorias en
el comportamiento de un componente
individual pueden generar grandes
cambios en el comportamiento global,
sin embargo, al mismo tiempo
perturbaciones importantes pueden
ser eventualmente absorbidas dejando
el estado del sistema inalterado,
consecuentemente para estudiar
sistemas dinamicos complejos, han de
ser considerados tanto los
comportamientos a nivel microscopico
( comportamiento de un componente
individual ) como a nivel
macroscopico ( el colectivo,
comportamiento global producido por
la interaccion de todos los
componentes). Trasladar este nuevo
modo de percepción de la realidad a
los niños o en general, a personas
ajenas a la investigación
cientifica, requiere nuevas
herramientas de enseñanza, la
importancia de esta tarea es
evidente, no estamos hablando de
nuevas nociones o conceptos, sino
que de nuevos modos de observación y
razonamiento que puedan ayudar a las
personas a evaluar con mas atención
la realidad en la que viven.
Mitchel Resnick (Media Lab, MIT) ha
desarrollado una metodología de
enseñanza que facilita la enseñanza
de conceptos esenciales para la
comprensión de sistemas complejos
dinamicos. Resnick propone un grupo
de trabajo de alumnos que construya
organismos artificiales, el grupo
sigue un plan preciso de
construccion, pero tiene la libertad
de introducir variantes, un ejemplo
concreto del potencial de esta
propuesta puede ser aquel que se
basa en experiencias en las que a un
grupo de niños y niñas se le pide
que construya un organismo
artificial que tenga la capacidad de
moverse hacia una fuente de luz, en
la primera fase de esta experiencia
hay que construir el cuerpo de la
maquina, es decir, construir la
estructura del robot, decidir que
tipo de sensores se van a utilizar y
cuantos deberia tener y definir el
aparato motor ( eligiendo ruedas,
poleas, correas de transmisión o
piernas artificiales). Una
estructura sencilla para un robot
movil puede comprender una caja
montada sobre dos ruedas con un
sersor en el frente, cada rueda esta
controlada por un motor electrico,
en el diseño mas sencillo el motor
puede ser puesto en marcha y en
consecuencia provocar el movimiento
de avance de la rueda, o
desconectado, en cuyo caso no
generara movimiento. De este modo un
robot con dos motores independiente
conectados cada uno a una rueda,
puede producir cuatro tipos de
accion, avance o reposo. Las
caracteristicas de los sensores son
tales que la activacion es
directamente proporcional a la
distancia que separa el sensor de la
fuente de luz.
Una vez construido el cuerpo del
organismo artificial, los alumnos
han de darle una mente, en esta fase
se programa el comportamiento del
robot por medio del ordenador, si
desean un comportamiento de
acercamiento a la luz se han de
escribir procedimientos en los que
la activacion de los motores este en
funcion de la intensidad de la luz
percibida por los sensores. En este
punto nos preguntamos ¿ como puede
un organismo artificial con un solo
sensor moverse hacia la fuente de
estimulacion?.
Normalmente el niño se da cuenta que
, como en la vida real con organismo
vivos hay dos diferentes soluciones
para el problema, en una de las
soluciones (a) el robot lee la
intensidad de la luz percibida por
el sensor en dos momentos
diferentes, si la intensidad de la
luz en el momento 1 es inferior a la
intensidad del momento 2, el robot
se esta moviendo hacia la luz y la
accion correcta sera seguir
adelante. Una segunda solucion (b)
puede ser añadir un segundo sensor
de luz en la parte trasera del
organismo artificial, de este modo,
la la lectura del sensor delantero
es superior a la del trasero, la
accion correcta sera seguir hacia
delante.
En este punto se requiere soluciones
alternativas, advirtiendo que la
solucion (a) requiere memoria, es
decir, un cambio en el cerebro del
robot, mientras que la (b) requiere
una modificacion estructural, es
decir, un cambio en el cuerpo del
robot. Se puede construir una
poblacion de organismo artificiales
observando su comportamiento a nivel
individual (microscopico) y a nivel
colectivo ( macroscopico). La
poblacion consiste en dos tipo
diferentes de organismo
artificiales: una categoría de
robots es programada para moverse
hacia las fuentes de luz, mientras
que la segunda categoría de robots
esta programada para alejarse de
todo tipo de luz, de este modo, cada
individuo tendra un comportamiento
bastante simple. Si se coloca una
pequeña lampara en la cabeza de cada
organismo el comportamiento cambia
de interesante maneras. Esto puede
conducir a una de las dos pautas de
comportamiento del conjunto de la
poblacion.
En la pauta (a) se observa que si
las dos categorías de robots se
hayan inicialmente separadas en
diferentes regiones del espacio, los
organismos que son atraidos por la
luz tienden a agruparse, tropezarse
y concentrarse en una muy pequeña
area, por otra parte los robots que
tienden a evitar la luz se dispersan
a traves del entorno hasta que cada
individuo se encuentra a una
distancia de seguridad de todo el
resto de robots. En la pauta (b) no
hay separacion inicial, esto implica
que un individuo perteneciente a una
cotegoria puede interactuar con
individuos de la otra categoría en
este caso se observan complicadas
pautas de huidas y persecuciones,
entre las pautas (a) y (b) existe un
gran numero de soluciones
intermedias.
Estos experimentos practicos ayudan
a los estudiantes a asimilar
conceptos que de otra manera serian
abstractos y confusos, los niños
asimilan nociones de dinamica y
complejidad a traves de la
construccion de sistemas compuestos
por varios componentes de hardware y
software, aprendiendo a estudiar la
realidad desde diferentes puntos de
vista ( diferentes niveles de
analisis) observando el
comportamiento de robots
individuales y el comportamiento
global que emerge de la interaccion
entre estos individuos.
CAPITULO 2
INTRODUCCION
Los movimientos de un robot son
predecibles por la estructura de su
concepción de realizar movimientos
repetitivos pero tambien existen
posibilidades de tener movimientos
aleatorios que procedan de una
estructura racional provocado por
estimulos externos con independencia
de accion que hacen que el robot
adquiera habilidades de tomar
decisiones que dependen totalmente
de su entorno y que cada experiencia
sirva para un aprendizaje guiado. En
este capitulo se describen las
diferentes partes que componen a un
robot , carateristicas que deben
cumplir para obtener movilidad,
destreza, exactitud, repetibilidad,
siendo parámetros importantes para
la movilidad de un robot y que
cumpla con la tarea que se le
programe, como se discutira existen
diferentes coordenadas espaciales
que le daran al robot la ubicación
de su entorno y los movimientos que
tenga que ejecutar para realizar
tareas. Los grados de libertar de
las partes moviles del robot son
consideraciones importantes que
deben tomarse en cuenta para diseñar
la mecanica y el control de
movimientos por medio de motores que
moveran las articulaciones, a medida
que aumenta el grado de libertad el
robot se vuelve mas complejo como se
discutira ampliamente en el
desarrollo del capitulo. Una de las
partes moviles mas importantes del
robot son los efectores finales los
cuales le dan capacidad pare
efectuar una serie de tareas y
movimientos emulando las manos de
los seres humanos, existen varias
herramientas terminales para robots
destinados para la industria igual
importancia tienen lo manipuladores
que se encargan de agarrar y
manipular objetos con dedos
accionados por medio de cilindros
neumaticos dicutiendo cuales son los
que tienen mas ventaja dependiendo
de la aplicación que se le programe.
Los movimientos de los robots no son
independientes siendo muy rutinarios
destinados a efectuar tareas que
para los humanos serian tediosas y
peligrosas.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Diferenciar las distintas
tecnicas de estructuras de que estan
compuestos los robots.
2. Conocer caracteristicas que debe
de cumplir los diferentes elementos
que controlan el movimiento de un
robot o sistema robotizado.
3. Conocer las diferentes partes
moviles que intervienen en el
movimiento de un robot.
4. conocer los diferentes tipos de
efectores finales los cuales
determinan que tipo de tarea puede
efectuar un robot.
5. Conocer los diferentes tipos de
manipuladores los cuales determinan
el grado de destreza que puede tener
un robot cuando manipule un objeto.
6. Diferenciar que tipo de
coordenadas se debe de aplicar
cuando se determina el tipo de
movimiento de un robot.
2.1 Morfología del Robot
Características Morfológicas: se
describen las características más
relevantes propias de los robots y
se proporcionan valores concretos de
las mismas, para determinados
modelos y aplicaciones.
Figura 1. Modelos y aplicaciones de
un robot
Grados de libertad: Son los
parámetros que se precisan para
determinar la posición y la
orientación del elemento terminal
del manipulador. También se pueden
definir los grados de libertad, como
los posibles movimientos básicos
(giratorios y de desplazamiento)
independientes. En la imagen se
muestra el esquema de un robot de
estructura moderna con 6 grados de
libertad; tres de ellos determinan
la posición en el espacio del
aprehensor (q1, q2 y q3) y los otros
3, la orientación del mismo (q4, q5
y q6).
Un mayor numero de grados de
libertad conlleva un aumento de la
flexibilidad en el posicionamiento
del elemento terminal. Aunque la
mayoría de las aplicaciones
industriales requieren 6 grados de
libertad, como las de la soldadura,
mecanizado y palatización, otras más
complejas reciben un numero mayor,
tal es el caso en las labores de
montaje. Tareas más sencillas y con
movimientos mas limitados, como las
de la pintura y palatización, suelen
exigir 4 o 5 grados de libertad.
Zonas de trabajo y dimensiones del
manipulador: Las dimensiones de los
elementos del manipulador, junto a
los grados de libertad, definen la
zona de trabajo del robot,
característica fundamental en las
fases de selección e implantación
del modelo adecuado.
La zona de trabajo se subdivide en
áreas diferenciadas entre sí, por la
accesibilidad especifica del
elemento terminal (aprehensor o
herramienta), es diferente a la que
permite orientarlo verticalmente o
con el determinado ángulo de
inclinación.
También queda restringida la zona de
trabajo por los limites de giro y
desplazamiento que existen en las
articulaciones.
Capacidad de carga: El peso, en
kilogramos, que puede transportar la
garra del manipulador recibe el
nombre de capacidad de carga. A
veces, este dato lo proporcionan los
fabricantes, incluyendo el peso de
la propia garra. En modelos de
robots indústriales, la capacidad de
carga de la garra, puede oscilar de
entre 205kg. y 0.9Kg. La capacidad
de carga es una de las
características que más se tienen en
cuenta en la selección de un robot,
según la tarea a la que se destine.
En soldadura y mecanizado es común
precisar capacidades de carga
superiores a los 50kg.
2.2 Exactitud y Repetibilidad :
1. La resolución: el uso de sistemas
digitales, y otros factores que sólo
son un número limitado de posiciones
que están disponibles. Así el
usuario ajusta a menudo las
coordenadas a la posición discreta
más cercana.
2. La cinemática el error modelado:
el modelo de la cinemática del robot
no empareja al robot exactamente.
Como resultado los cálculos de
ángulos de la juntura requeridos
contienen un error pequeño.
3. Los errores de la calibración: la
posición determinada durante la
calibración puede estar apagada
ligeramente, mientras se esta
produciendo un error en la posición
calculada.
4. Los errores del azar: los
problemas se levantan conforme el
robot opera. Por ejemplo, fricción,
torcimiento estructural, la
expansión termal, la repercusión
negativa / la falla en las
transmisiones, etc. pueden causar
las variaciones en la posición.
La Exactitud de punto:
1. Cómo el robot consigue al punto
deseado
2. Esto mide la distancia entre la
posición especificada, y la posición
real del efector de extremo de
robot.
3. La Exactitud de punto es más
importante al realizar fuera de la
línea programando, porque se usan
las coordenadas absolutas.
Repetibilidad:
1. Cómo el movimiento del robot es a
la misma posición como el mismo
movimiento hecho antes.
2 Una medida del error o
variabilidad al alcanzar
repetidamente para una sola
posición.
3 Éste sólo es el resultado de
errores del azar
4 La repetibilidad de punto es a
menudo más pequeña que la exactitud.
La Resolución de punto esta basada
en un número limitado de puntos que
el robot puede alcanzar para éstos
se muestran aquí como los puntos
negros. Estos puntos están
típicamente separados por un
milímetro o menos, dependiendo del
tipo de robot. Esto es más
complicado por el hecho que el
usuario podría pedir una posición
como 456.4mm, y el sistema sólo
puede mover al milímetro más
cercano, 456mm, éste es el error de
exactitud de 0.4mm.
Figura 2. Resolucion en el punto
destino de un robot
En una situación mecánica perfecta
la exactitud y la resolución del
mando se determinarían continuación:
Figura 3. Exactitud de un
manipulador de robot
en una situación ideal el
manipulador prodria para en un punto
especifico, la exactitud podria ser
la mitad del control de resolucion
este podria ser la division de
trabajo mas pequeña que podria ser
dividida ( resolucion de los
componentes digitales). La
Cinemática de punto y errores de la
calibración son básicamente el
cambio en los puntos en el espacio
de trabajo que produce un error `E
'. Típicamente las característica
técnicas del vendedor asumen esa
calibración y los errores modelados
son cero.
Figura 4. Error en la ubicación de
un manipulador
Los puntos al azar son errores que
impedirán al robot volver a la misma
situación exacta cada tiempo, y esto
puede mostrarse con una distribución
de probabilidad sobre cada punto.
Figura 5. Distribución normal de
error de la posición del robot
Puntos en que los cálculos
fundamentales son mostrados en la
siguiente firgura.
Figura 6. Repetibilidad y exactitud
de la posición espacial
Precisión en la repetibilidad: esta
magnitud establece el grado de
exactitud en la repetición de los
movimientos de un manipulador al
realizar una tarea programada.
Dependiendo del trabajo que se deba
realizar, la precisión en la
repetibilidad de los movimientos es
mayor o menor. Así por ejemplo, en
labores de ensamblaje de piezas,
dicha característica ha de ser menor
a +-0.1mm. En soldadura, pintura y
manipulación de piezas, la precisión
en la repetibilidad esta comprendida
entre 1 y 3mm y en las operaciones
de mecanizado, la precisión ha de
ser menor de 1mm.
La Resolución del mando : la
resolución espacial es el incremento
más pequeño de movimiento en que el
robot puede dividir su volumen de
trabajo. La resolución espacial
depende de dos factores: los
sistemas que controlan la resolución
y los robots las inexactitudes
mecánicas. Es más fácil de
conceptuar estos factores por lo que
se refiere a un robot con 1 grado de
libertad.
Control de la resolución: es
determinado por el sistema de mando
de posición del robot y su sistema
de medida de regeneración. Es la
habilidad de los controladores de
dividir el rango total de movimiento
para la juntura particular en
incrementos individuales que pueden
dirigirse en el controlador. Los
incrementos a veces son llamados el
direccionamiento parte. La habilidad
de dividir el rango de la juntura en
los incrementos depende de la
capacidad de almacenamiento en la
memoria de mando. El número de
incrementos separados,
identificables (el direccionamiento
apunta) para un eje particular es:
numero de incrementos = 2(exp)n.
Por ejemplo - Un robot con 8 la
resolución de mando de extremo puede
dividir un rango del movimiento en
256 posiciones discretas. La
resolución del mando es sobre (el
rango de movimiento) /256. Los
incrementos casi siempre son
uniformes e igual. Si las
inexactitudes mecánicas son
despreciables, la Exactitud = el
Mando Resolución/2
Velocidad: En muchas ocasiones, una
velocidad de trabajo elevada,
aumenta extraordinariamente el
rendimiento del robot, por lo que
esta magnitud se valora
considerablemente en la elección del
mismo. En tareas de soldadura y
manipulación de piezas es muy
aconsejable que la velocidad de
trabajo sea alta. En pintura,
mecanizado y ensamblaje, la
velocidad debe ser media e incluso
baja. Coordenadas de los
movimientos: la estructura del
manipulador y la relación entre sus
elementos proporcionan una
configuración mecánica, que da
origen al establecimiento de los
parámetros que hay que conocer para
definir la posición y orientación
del elemento terminal.
Fundamentalmente, existen cuatro
estructuras clásicas en los
manipuladores, que se relacionan con
los correspondientes modelos de
coordenadas, en el espacio y que se
citan a continuación:
1.Cartesianas.
2.Cilíndricas.
3.Polares.
4.Angulares.
Los Brazos de Robot : Los tipos de
la juntura Típicos son como los que
se muestran en la figura siguiente.
Figura 7 . Varios tipos de
articulaciones utilizadas en robots.
1. Rotación, junturas rotatorias a
menudo manejadas por los motores
eléctricos y cadena / el cinturón /
las transmisiones del motor, o por
los cilindros hidráulicos y
palancas.
2. Prismático - junturas del
deslizador en que el eslabón se
apoya en un deslizador llevar
lineal, y linealmente actúa por los
tornillos de la pelota y motores o
cilindros.
Las configuraciones Básicas son:
Figura 8. Volúmenes de trabajo de
diviersas anatomias de robot, a)
polar, b) cilindrica y c)
cartesiana.
1. Cartesiano / Rectilíneo: el
posicionando se hace en el espacio
de trabajo con las junturas
prismáticas. Esta configuración se
usa bien cuando un espacio de
trabajo es grande y debe cubrirse, o
cuando la exactitud consiste en la
espera del robot.
2. Cilíndrico: el robot tiene un
movimiento de rotación sobre una
base, una juntura prismática para la
altura, y una juntura prismática
para el radio. Este robot satisface
bien a los espacios de trabajo
redondos.
3. Esférico: dos junturas de
rotación y una juntura prismática
permiten al robot apuntar en muchas
direcciones, y entonces extiende la
mano a un poco de distancia radial.
4. Articulado / Articulado Esférico
/ Rotación: el robot usa 3 junturas
de rotación para posicionar el
robot. Generalmente el volumen de
trabajo es esférico. Estos tipos de
robots, la mayoría se parecen al
brazo humano, con una cintura, el
hombro, el codo, la muñeca.
5. Scara (el Brazo de Complacencia
Selectivo para el ensamble) - Este
robot conforma a las coordenadas
cilíndricas, pero el radio y la
rotación se obtiene por uno o dos
eslabones del planar con las
junturas de rotación.
Figura 9. Configuración basica de
junturas
Tipo de actuadores: Los elementos
motrices que generan el movimiento
de las articulaciones pueden ser,
según la energía que consuman, de
tipo hidráulico, neumático o
eléctrico. Los actuadores de tipo
hidráulico se destinan a tareas que
requieren una gran potencia y
grandes capacidades de carga. Dado
el tipo de energía que emplean, se
construyen con mecánica de precisión
y su coste es elevado. Los robots
hidráulicos, se diseñan formando un
conjunto compacto la central
hidráulica, la cabina electrónica de
control y el brazo del manipulador.
La energía neumática dota a sus
actuadores de una gran velocidad de
respuesta, junto a un bajo coste,
pero su empleo esta siendo
sustituido por elementos eléctricos.
Los motores eléctricos, que cubren
la gama de media y baja potencia,
acaparan el campo de la Robótica,
por su gran precisión en el control
de su movimiento y las ventajas
inherentes a la energía eléctrica
que consumen.
Programabilidad: La inclusión del
controlador de tipo microelectrónica
en los robots industriales, permite
la programación del robot de muy
diversas formas.
Programacion del espacio de trabajo:
en general, los modernos sistemas de
robots admiten la programación
manual, mediante un modulo de
programación. La programación
gestual y textual, controlan
diversos aspectos del funcionamiento
del manipulador:
-Control de la velocidad y la
aceleración.
-Saltos de programa condicionales.
-Temporizaciones y pausas.
-Edición, modificación, depuración y
ampliación de programas.
-Funciones de seguridad.
-Funciones de sincronización con
otras maquinas.
-Uso de lenguajes específicos de
Robótica.
2.3 Estructura Mecánica de un Robot:
un robot esta formado por los
siguientes elementos, estructura
mecánica, transmisiones, sistema de
accionamiento, sistema sensorial,
sistema de control y elementos
terminales. Aunque los elementos
empleados en los robots no son
exclusivos de estos (maquinas
herramientas y otras muchas maquinas
emplean tecnologías semejantes), las
altas prestaciones que se exigen a
los robots han motivado que en ellos
se empleen elementos con
características especificas.
Mecánicamente, un robot esta formado
por una serie de elementos o
eslabones unidos mediante
articulaciones que permiten un
movimiento relativo entre cada dos
eslabones consecutivos. La
constitución física de la mayor
parte de los robots industriales
guarda cierta similitud con la
anatomía del brazo humano, por lo
que en ocasiones, para hacer
referencia a los distintos elementos
que componen el robot, se usan
términos como cuerpo, brazo, codo y
muñeca.
Sistemas de Robots básicos
Los componentes básicos de un robot
son:
1. La estructura: la estructura
mecánica (los eslabones, base, etc).
Esto exige mucha masa, para
proporcionar la rigidez bastante
estructural para asegurar la
exactitud mínima bajo las cargas
útiles variadas.
2. Actuadores: Los motores, los
cilindros, etc., las junturas del
robot. Esto también podría incluir
los mecanismos para una transmisión,
etc.,
3. Control a la Computadora - Esta
computadora une con el usuario, y a
su vez los mandos las junturas del
robot.
4. El extremo de Brazo que labora
con herramienta (EOAT): La
programación que proporciona el
usuario se diseña para las tareas
específicas.
5. Enseñe la pendiente: Un método
popular para programar el robot.
Esto es que una mano pequeña
contiene un dispositivo que puede
dirigir movimiento del robot, los
puntos de registro en las sucesiones
de movimiento, y comienza la
repetición de sucesiones. Las
pendientes más prolongadas incluyen
más funcionalidad.
Figura 10. Estructura de los
componentes de un robot
El movimiento de cada articulación
puede ser de desplazamiento, de
giro, o de una combinación de ambos.
De este modo son posibles los seis
tipos diferentes de articulaciones.
Cada uno de los movimientos
independientes que puede realizar
cada articulación con respecto a la
anterior, se denomina grado de
libertad. El numero de grados de
libertad del robot viene dado por la
suma de los grados de libertad de
las articulaciones que lo componen.
Puesto que, como se ha indicado, las
articulaciones empleadas son
únicamente las de rotación y
prismática con un solo grado de
libertad cada una, el numero de
grados de libertad del robot suele
coincidir con el numero de
articulaciones de que se compone.
El empleo de diferentes
combinaciones de articulaciones en
un robot, da lugar a diferentes
configuraciones, con características
a tener en cuenta tanto en el diseño
y construcción del robot como en su
aplicación. Las combinaciones más
frecuentes son con tres
articulaciones y que son las más
importantes a la hora de posicionar
su extremo en un punto en el
espacio.
Puesto que para posicionar y
orientar un cuerpo de cualquier
manera en el espacio son necesarios
seis parámetros, tres para definir
la posición y tres para la
orientación, si se pretende que un
robot posicione y oriente su extremo
(y con el la pieza o herramienta
manipulada) de cualquier modo en el
espacio, se precisara al menos seis
grados de libertad.
En la practica, a pesar de ser
necesarios los seis grados de
libertad comentados para tener total
libertad en el posicionado y
orientación del extremo del robot,
muchos robots industriales cuentan
con solo cuatro o cinco grados de
libertad, por ser estos suficientes
para llevar a cabo las tareas que se
encomiendan.
Existen también casos opuestos, en
los que se precisan mas de seis
grados de libertad para que el robot
pueda tener acceso a todos los
puntos de su entorno. Así, si se
trabaja en un entorno con
obstáculos, el dotar al robot de
grados de libertad adicionales le
permitirá acceder a posiciones y
orientaciones de su extremo a las
que, como consecuencia de los
obstáculos, no hubieran llegado con
seis grados de libertad. Otra
situación frecuente es dotar al
robot de un grado de libertad
adicional que le permita desplazarse
a lo largo de un carril aumentando
así el volumen de su espacio al que
puede acceder.
Cuando el numero de grados de
libertad del robot es mayor que los
necesarios para realizar una
determinada tarea se dice que el
robot es redundante.
Condiciones básicas: los eslabones
son los miembros estructurales
sólidos de un robot, y las junturas
son los acoplamientos movibles entre
ellos.
El grado de Libertad; Cada juntura
en el robot introduce un grado de
libertad. Cada grado de libertad
puede ser un deslizador, el tipo
rotatorio, u otro de actuador. Los
robots tienen 5 o 6 grados de
libertad típicamente. 3 de los
grados de libertad permiten el
posicionamiento en 3D espacio,
mientras el otro se usan 2 o 3 para
la orientación del efector del
extremo. 6 grados de libertad son
bastante para permitir al robot
alcanzar todas las posiciones y
orientaciones en 3D espacio. 5
grados de libertad requiere una
restricción a 2D espacio, el resto
limita las orientaciones.
Normalmente se usan 5 grados de
libertad por ocuparse de
herramientas como los soldadores del
arco.
La orientación Eslabón: básicamente,
si la herramienta se sostiene a una
posición fija, la orientación
determina qué dirección puede
apuntarse. El rollo, diapasón y
guiñada son los elementos de la
orientación comunes usadas. Mirando
la figura de bajo serán obvios que
la herramienta puede posicionarse a
cualquier orientación en el espacio.
Figura 11. Orientación de eslabon en
el espacio
Los elementos de la posición: la
herramienta, sin tener en cuenta la
orientación, puede moverse a varias
posiciones en el espacio. Se
satisfacen las varias geometrías del
robot a las geometrías de trabajo
diferentes.
El Punto de Centro de herramienta
(TCP) : el punto de centro de
herramienta se localiza en el robot,
la herramienta. Típicamente el TCP
se usa al referirse a la posición de
los robots, así como el punto focal
de la herramienta. (Por ejemplo el
TCP podría estar en la punta de una
antorcha de la soldadura) El TCP
puede especificarse en el
cartesiano, cilíndrico, esférico,
etc., coordenadas que dependen del
robot. Cuando se cambian las
herramientas que nosotros
reprogramaremos a menudo el robot
para el TCP.
Figura12. Punto de centro de
herramienta (TCP).
El espacio de trabajo - El robot
tiende a tener una geometría fija, y
limitada. El espacio de trabajo es
el límite de posiciones en espacio
que el robot puede alcanzar. Para un
robot cartesiano (como una grúa
arriba) los espacios de trabajo
podrían ser un cuadrado, para los
robots más sofisticados los espacios
podrían ser de una forma esferica.
Figura 13. Espacio de trabajo de un
robot
La velocidad: se refiere a la
velocidad máxima que es lograble por
el TCP, o por las junturas
individuales. Este número no es
exacto en la mayoría de los robots,
y variará encima del espacio de
trabajo como la geometría del robot
cambia (y de los efectos dinámicos).
El número reflejará a menudo la
velocidad más segura máxima posible.
Algunos robots permiten el máximo
tasa de la velocidad (100%) para ser
aprobado, pero debe tenerse con él,
gran cuidado.
La carga útil: indica la masa máxima
que el robot puede alcanzar antes de
cualquier fracaso de los robots, o
pérdida dramática de exactitud. Es
posible exceder la carga útil
máxima, y todavía tiene el robot,
que operar, pero esto no se
aconseja. Cuando el robot está
acelerando rápidamente, la carga
útil debe estar menos de la masa
máxima. Esto es afectado por la
habilidad de agarrar la parte
firmemente, así como la estructura
del robot, y el actuador. El extremo
de brazo al laborar con herramienta
debe ser considerado parte de la
carga útil. La carga útil siempre se
especifica como un valor máximo,
esto puede estar antes del fracaso,
o más normalmente, antes de la
pérdida de la actuación seria.
2.4 Las consideraciones Estáticas:
1. La gravedad que efectúa causa
desviación descendente del brazo y
sistemas de apoyo
2. Manejo a menudo de cubiertas, las
cuales pueden traer cantidades
notables de lentitud (la repercusión
negativa) esa causa que posiciona
los errores
3. El trabajo de la juntura - cuando
se usan miembros rotatorios largos
en un sistema de esfuerzos se
tuercen bajo la carga
4. Los efectos termales - la
temperatura modifica las
dimensiónales en el manipulador.
Elementos Terminales: elementos
terminales o efectores finales, para
las aplicaciones industriales, las
capacidades del robot básico deben
aumentarse por medio de dispositivos
adicionales. Podríamos denominar a
estos dispositivos como los
periféricos del robot, incluyen el
herramental que se une a la muñeca
del robot y a los sistemas sensores
que permiten al robot interactuar
con su entorno.
Configuracion de estructuras.: en
robótica, el termino de efector
final se utiliza para describir la
mano o herramienta que esta unida a
la muñeca. El efector final
representa el herramental especial
que permite al robot de uso general
realizar una aplicación articular.
Este herramental especial debe
diseñarse específicamente para la
aplicación.
Los efectores finales pueden
dividirse en dos categorías: pinzas
y herramientas. Las pinzas se
utilizarían 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 agarrar
la pieza entre dos o más dedos.
Estos métodos suplementarios
incluyen el empleo de casquetes de
sujeción, imanes, ganchos, y
cucharas.
Figura 14. Efectores finales en un
robot.
Una herramienta se utilizaría como
efector final en aplicaciones en
donde se exija al robot realizar
alguna operación en una pieza de
trabajo. Estas aplicaciones incluyen
la soldadura por puntos, la
soldadura por arco, a la pintura por
pulverización y las operaciones de
taladro. En cada caso, la
herramienta particular esta unida a
la muñeca del robot para realizar la
operación. Se puede establecer una
clasificación de los elementos
terminales atendiendo así si se
trata de un elemento de sujeción o
de una herramienta. Los primeros se
pueden clasificar según el sistema
de sujeción empleado.
Tabla I. Herramientas terminales
para robots.
Herramientas terminales para robots.
Tipo de herramienta Comentarios
Pinza soldadura por puntos
Soplete soldadura de arco
Cucharón para colada
Atornillador
Fresa-lija
Pistola de pintura
Cañón láser
Cañón de agua a presión Dos
electrodos que se cierran sobre la
pieza de soldar
Aportan el flujo de electrodo que se
funde
Para trabajos de fundición
Suelen incluir la alimentación de
tornillos
Para perfilar, eliminar rebabas,
pulir, etc.
Por pulverización de la pintura
Para corte de materiales, soldadura
o inspección
Para corte de materiales
Figura 15. Herramientas terminales
de un robot.
Los elementos de sujeción se
utilizan para agarrar y sostener los
objetos y se suelen denominar
pinzas. Se distingue entre las que
utilizan dispositivos de agarre
mecánico y las que utilizan algún
otro tipo de dispositivo (ventosas,
pinzas magnéticas, adhesivas,
ganchos,etc.) En la elección o
diseño de una pinza se han de tener
en cuenta diversos factores. Entre
los que afectan al tipo de objeto y
de manipulación a realizar destacan
el peso, la forma, el tamaño del
objeto y la fuerza que es necesario
ejercer y mantener para sujetarlo.
Entre los parámetros de la pinza
cabe destacar su peso (que afecta a
las inercias del robot), el equipo
de accionamiento y la capacidad de
control.
El accionamiento neumático es él mas
utilizado por ofrecer mayores
ventajas en simplicidad, precio y
fiabilidad, aunque presenta
dificultades de control de
posiciones intermedias. En ocasiones
se utilizan accionamientos de tipo
eléctrico.
En la pinza se suelen situar
sensores para detectar el estado de
la misma (abierto o cerrado). Se
pueden incorporar a la pinza otro
tipo de sensores para controlar el
estado de la pieza, sistemas de
visión que incorporen datos
geométricos de los objetos,
detectores de proximidad, sensores
fuerza par, etc.
Existen ciertos elementos
comerciales que sirven de base para
la pinza, siendo posible a partir de
ellos diseñar efectores validos para
cada aplicación concreta. Sin
embargo, en otras ocasiones el
efector debe ser desarrollado
íntegramente, constituyendo un coste
un porcentaje importante dentro del
total de la aplicación. En muchas
ocasiones el robot ha de realizar
operaciones que no consisten en
manipular objetos, si no que implica
el uso de una herramienta. Aparte de
estos elementos de sujeción y
herramientas mas o menos
convencionales, existen interesantes
desarrollos e investigaciones,
muchos de ellos orientados a la
manipulación de objetos complicados
y delicados. Por ejemplo pinzas
dotadas de tacto.
Extremo de brazo que labora con
herramienta:
El manipulador universal bien
conocido - la mano humana
Las clasificaciones útiles son:
Manipuladores : Múltiple / solo ,
interior / externo
Las herramientas : Dócil , El
contacto El no contacto
El final del brazo se labora con
herramienta se compra típicamente
separadamente, o es construido por
encargo.
Figura 16. Manipuladores para robot
• Los factores Típicos son:
1. El trabajo de la pieza al ser
manejada
1. Calcula las dimensiones
2. La masa
3. Procesa la geometría
4. Las tolerancias geométricas
5. Potencial para el daño de la
parte
2. Actuadores
1. Mecánico
2. El vacío
3. El imán
3. Fuente del extremo
1. Eléctrico
2. Neumático
3. Hidráulico
4. Mecánico
4. Rango para el grado de fuerza
aplicable
1. Masa del objeto
2. Fricción
3. Coeficiente de fricción entre el
manipulador y parte
4. Las aceleraciones máximas durante
el movimiento
5. Posicionando
1. Longitud del manipulador
2. Exactitud del robot y la
repetibilidad
3. Tolerancias
6. Mantenimiento
1. Número de ciclos requirió
2. El uso de componentes de uso
separados
3. El plan para el mantenimiento
7. Ambiente
1. La temperatura
2. La humedad
3. La suciedad, los corrosivos,
etc.,
8. Protección de temperatura
1. Los escudos de calor
2. Los dedos más largos
3. El sistema refrescante separado
4. El calor de los materiales
resistentes
9. Los materiales
1. Fuerte, rígido, durable
2. Esfuerzo continuo
3. El costo y facilidad de
fabricación
4. El coeficiente de fricción
5. conveniente para el ambiente
10. Otros puntos
1. Dedos intercambiables
2. Diseño de las normas
3. Montar una base plato en el robot
4. El manipulador bastante flexible
para acomodar el cambio de plan de
producto
Criterio típico es:
1. El peso bajo para permitir tener
un manejo de la carga más útil,
aumento de las aceleraciones, tiempo
de ciclo en disminución.
2. Dimensiones mínimas dispuestas
por el tamaño de la pieza de
trabajo, y despachos de aduanas de
área de trabajo.
3. El rango más ancho de partes de
acomodó usando las inserciones, y
los movimientos ajustables.
4. La rigidez para mantener la
exactitud del robot y reducir las
vibraciones.
5. La fuerza máxima solicitante; la
seguridad y prevenir el daño a los
productos.
6. La fuente de poder debe estar
prontamente disponible para el
robot.
7. El mantenimiento debe ser fácil y
rápido.
8. Formas de seguridad para que el
material no se deje caer cuando
falte la fuente de poder.
2.5 Otros puntos del plan avanzados:
1. Asegurar el centro de la parte
que se centra cerca del robot para
reducir los efectos inerciales.
Análisis del peor daño causado al
producto que seguramente está entre
los puntos de contacto.
Figura 17. Puntos de contacto.
2. Sosteniendo las presiones y la
fuerza, es difícil de controlar,
intente estar de acuerdo con las
partes rasgos o formas
Figura 18. Sosteniendo un objeto
1. La calibración puede ayudar al
trabajo de la guía en las
condiciones de alineación.
2. Los sensores en el extremo se
pueden verificar para las partes en
el manipulador, etc.,
3. Los manipuladores deben tolerar
la variación en la posición de
trabajo con los rasgos de alineación
de la parte.
4. Pueden usarse los cambiadores del
manipulador para hacer
multifunctional al robot .
5. Las cabezas del extremo múltiples
permiten para un robot realizar
muchas tareas diferentes sin un
cambio de extremo.
6. El plan para levantamiento rápido
o intercambio de labores con
herramienta requiriendo un número
pequeño de herramientas (los
tirones, los destornilladores,
etc.).
7. Procure tener clavijas, y otros
rasgos para llevar a la alineación
rápida cuando el manipulador cambie.
8. Use los mismos broches cuando sea
posible.
9. Elimine las esquinas afiladas /
los bordes para reducir el uso en
las mangas, los alambres, etc.
10. Hacer bastante flojo y flexibles
los cables para el rango lleno de
movimiento.
11. Use materiales ligeros, y
taladre fuera de los marcos cuando
sea posible.
12. Use las capas duras, o las
inserciones para proteger los
materiales del manipulador.
13. Examine las alternativas
14. El extremo debe reconocerse como
un cuello de botella potencial, y
dado al esfuerzo del plan extra.
15. Considere la suciedad.
16. El movimiento en exceso de peso
fuera de la punta del manipulador
hacia el robot.
2.5.1 Tipos de Manipuladores: un
manipulador es específicamente un
mecanismo mecánico y actuador.
Figura 19. Configuración basica de
manipuladores
2.5.2 Los dedos de manipuladores se
diseñan :
1. Físicamente el compañero con la
parte, para un asimiento bueno
2. Análisis de aplicación de
suficiente fuerza a la parte para
prevenir resbalones
Los Movimientos de manipulador de
los dedos
1. - Montando sobre un eje (a menudo
usa las uniones giratorias)
2. - Lineal o movimiento
translacional (a menudo usa rumbos
lineales y actuadores)
Los mecanismos Típicos
1. - Actuador de la unión
2. - La leva
3. - El tornillo
4. - Polea
5. - El diafragma
Figura 20. Mecanismo de manipulador
de dedos actuado con cilindro
neumatico
2.5.3 Los manipuladores de vacío:
pueden usarse los puntos de succión
como tazas para agarrar las
superficies llanas grandes.
Las tazas son:
1. Típicamente hecho de caucho suave
o plástico
2. Típicamente con las formas ovales
Un pistón ópera la bomba del vacío
(puede dar un vacío alto), o una
válvula de venturi (más simple)
puede usarse para generar el vacío.
Las superficies deben ser grandes,
lisas, limpias. La fuerza de una
taza de la succión depende del área
eficaz del vacío y la diferencia en
el vacío, y presiones atmosféricas.
Por ejemplo:
Ventajas:
1. - Exige sólo una superficie de
una parte.
2. - Una presión uniforme puede
distribuirse encima de alguna área,
en lugar de ser concentrada; en un
punto.
3. - El manipulador es de peso
ligero .
4. - Pueden usarse muchos tipos
diferentes de materiales.
Desventajas:
1. La fuerza máxima está limitada
por el tamaño de las tazas de la
succión
2. Al posicionar pueden ser algo
inexactos
3. Tiempo puede necesitarse para el
vacío
Manipuladores magnéticos:
Puede usarse con materiales férreos
Los Electroimanes de punto:
1. Fácil controlar, requiere un
suministro de voltaje
2. Puede invertirse la polaridad en
el imán cuando se suelta para
invertir el magnetismo residual
Los imanes Permanentes:
1. El poder externo no se requiere
2. Un mecanismo exige separar las
partes del imán al soltar
3. Bueno para ambientes que son
sensibles a las chispas
Ventajas:
1. La variación en parte el tamaño
puede tolerarse.
2. La habilidad de ocuparse de
partes de metal.
3. La recogida cronometra
rápidamente.
4. Requiere sólo una superficie por
agarrar.
5. Puede recoger la hoja de la cima
de una pila.
Desventajas:
1. Magnetismo residual que permanece
en la pieza de trabajo
2. El posible desprendimiento
lateral
Manipulador adhesivo: puede ocuparse
de tejidos y otros materiales
ligeros. Estos manipuladores son
básicamente una superficie pegajosa
en el extremo del robot. Como el
manipulador adhesivo se usa
repetidamente, pierde la tenacidad,
pero un rollo de la cinta puede
usarse para refrescarse la
superficie pegajosa.
Manipulador que ensancha: algunas
partes tienen cavidades sin
substancia que pueden usarse para
ser ventajoso el agarre. Una ampolla
puede insertarse en una parte. Esto
forma un poco de fricción entre los
dos, y permite la manipulación.
Figura 21. Manipuladores que
ensanchan
También pueden usarse los
manipuladores que ensanchan al
agarrar externamente.
Otros tipos de Manipuladores: el
manipulador serpiente, la mayoría de
los manipuladores se venden con las
monturas para que puedan quitarse
los dedos y reemplazarse. Pueden
diseñarse los dedos de manipulador
para reducir los problemas de
agarre.
Figura 22. Ejemplo de manipuladores
para robot
Los Manipuladores diestros : la
Corporación de Investigación de
robótica es un proveedor principal
de manipuladores de robots de
tecnología avanzados y productos de
control. Mecanismos patentado y
tecnologías de control permanecen a
la vanguardia de sistemas del
manipuladores mundiales.
El K-1207i, es un robot de 7 grados
de libertad, cinematicamente el
manipulador es repetitivo. Los
manipuladores son más ligeros
eléctricamente, los brazos del robot
estan disponibles para un alcance
dado y una carga útil. Por ejemplo,
este K-1207i, ofrece unas 50
pulgadas de alcance y un 35lb de
carga continua minima, y una carga
útil de 155lbs como maxima. Es la
carga útil que representa la carga
máxima de que el sistema puede
ocuparse en cualquier brazo
propuesto, indefinidamente. La
capacidad de carga útil aumenta
considerablemente como la carga útil
se manipula más cerca al corazon del
trabajo o cuando la influencia y
algoritmos de distribución de torque
son empleados.
Figura 23. Manipulador diestro
La cinematica de los robots
repetitivos, eléctricos ofrecen los
anchos de banda altos fuerzan el
control, inaudito ' humano, las
capacidades de manipulacion con un
grado muy alto de precisión en un
equipo ligero y compacto. Los siete
grados normales de libertad en que
se construyen las configuraciones de
los manipuladores, en una familia de
actuadores modulares que cubre una
amplia gama de capacidades del
torque.
Los rasgos de esta tecnología
incluyen:
La destreza : Los manipuladores de
RRC son cinematicamente redundante,
mientras incorporando siete o más
grados de libertad dispuestos en un
brazo. En combinación, estos 7 - la
geometría de DOF despliega el nivel
más alto de destreza disponible hoy
en dia. Este tipo de brazo puede
posicionar y puede orientar un
efector del extremo a lo largo de
una esfera completa, con un rango
infinito posición del brazo. Además,
esta topologia permite a el brazo
desplegar sólidamente, un rasgo
explotable en funcionamientos que
requieren la manipulación a través
de sub elevaciones, así como
disminuir los requisitos de
almacenaje cuando el esta operando
en espacios estrechos. Mientras
pueden producirse manipuladores con
menos grados de libertad usando
nuestro mismo juego normal de
módulos, el aumento en la destreza
de manipuladores repetitivos es
sumamente beneficioso en muchas
aplicaciones.
Torque - la Vuelta de control del
Servo: Los manipuladores utilizan un
torque patentado los servos de
vuelta controlan el sistema. Los más
profundos servos controlan que la
vuelta es una vuelta de torque. Un
semiconductor de medida de tensión
en serie incorporado en cada
actuador de la juntura se emplea
para medir y controlar el torque de
rendimiento de juntura. El Torque
varía los anchos de banda, mientras
dependiendo del actuador clasifican
según su tamaño, la frecuencia que
va de 40 a 60Hz. Además de controlar
la dinámica del actuador y la
fricción de juntura, estas vueltas
del torque pueden utilizarse con los
algoritmos de control de impedancia
para lograr el ancho de banda
sumamente alto y asi fuerce el
control a la herramienta sin
necesidad de hardware adicional.
2.6 La Construcción del Brazo
modular : Los mecanismos
manipuladores modulares. En este
proyecto, cada módulo de la juntura
contiene un motor de DC, componente
de motor reductor de paso fijo,
armónico, los rumbos del eje
sellados, maneja posición de
rendimiento y transductores de
torque, todo integrado en una
estructura de aluminia ligera.
Cada módulo de juntura se une a sus
módulos adyacentes para la rápida
actuación de las tareas en el
espacio de trabajo. Dos módulos
adyacentes pueden ser mecánicamente
los desacopladores en segundos que
facilitan el mantenimiento.
Esta construcción modular permite
configuraciones de manipulador que
cubren un rango amplio de tamaños,
cargas útiles y configuraciones de
cinemática para aplicaciones
diferentes, utilizando todos los
componentes normales. Todos los
módulos de un tamaño particular son
internamente idénticos. La
diferencia entre un módulo de rollo
y un módulo de diapasón, por
ejemplo, simplemente son las
adaptaciones entre sus junturas
adyacentes. Además, seleccionando
las proporciones de trabajo
armónicas diferentes y bobinados de
motor, el torque y velocidad de un
paquete de actuador puede acoplarse
a la aplicación.
Figura 24. Manipuladores en
topologia modular con resolucion
retroalimentada
La precisión: con una carga útil
fija, los manipuladores permiten el
lujo de la repetibilidad de
posicionamiento bueno de 0.05mm, de
desviación normal, una vez el
sistema ha logrado el equilibrio
terminal. El K-2107HR, de unos 2
metros de longitud de brazo con 7
grados de libertad, esta
perfeccionado para posicionar por
medio de resolución retroalimentada,
proporciona una repetibilidad de
medición de 0.013mm.
Figura 25. Configuraciones del
Manipulador normales
código se proporciona en la forma de
biblioteca modular la fuente para
los procedimientos nivelados más
altos. Se mantienen una descripción,
documentación de la interface y un
prototipo cada procedimiento en la
biblioteca. Esto le da la libertad
completa al cliente para agregar las
nuevas capacidades, modifica las
capacidades existentes o cambia la
estructura del sistema sin tener que
volver a escribir el software de
control totalmente.
Los manipuladores diestros de
Investigación de robótica se han
adoptado como en la investigación en
el hombre - los telerobots
equivalentes para NASA y NASA Motor
de reacción Propulsión Laboratorio,
el Instituto Nacional americano de
Tecnología y Normas, el Laboratorio
Nacional, y utilizado tambien por
las compañías aerospaciales.
Resto del documento disponible
para descarga... |
|
 |
dd |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
