Transcript Actuadores y Sensores
Actuadores y Sensores
Pinzas y Manos Humanas
• Primer gripper: garfio • Industria Nuclear impulsa las pinzas en los teleoperadores • La herramienta del final del brazo se conoce como: – Gripper o Pinza – Mano – Actuador final • Mano Humana: 27 huesos, 21 grados de libertad
Pinzas y Manos Humanas
• Un actuador replicado de la mano humana no es el mejor gripper.
• Además de los grados de libertad cuenta con: – Retroalimentación de posición – Sensores de temperatura y presión • Los grippers para robots se pueden dividir en dos: – Grippers para partes y materiales – Herramientas para trabajar en partes y materiales • Si se intercambian los grippers debe de contar con un dispositivo de rápida desconexión
Carateristicas de la Herramienta Final del Brazo • Investigación en manos roboticas similares a las humanas.
• La mano de un robot es diseñada para realizar mejor la tarea que la de un humano.
• Puede tener sensores. Proximidad, magnéticos, etc.
• La muñeca puede tener agregados cámaras o micrófonos para vista y oído artificial. O piel para sentido de tacto y presión.
Utilidad Especializada para un Trabajo • La mano debe de ser diseñada para un trabajo específico • Casi cualquier cambio (tamaño, tarea, etc.) requerirá de un nuevo gripper.
• Similar a cuando un humano escoge una nueva herramienta
Utilidad Especializada para un Trabajo • El diseño de un gripper requiere tomar en cuenta: – Tamaño y forma del objeto – Peso, dureza y superficie del material – Velocidad del movimiento de la pieza – Compliance surface: ajuste mínimo de posicionamiento – Manejo de materiales muy calientes o fríos
Utilidad Especializada para un Trabajo – Mandíbulas rectas o curvas – Apertura paralela o de ángulo variado – Potencia de trabajo del gripper – Modo de Activación • Sensor, programado – Grado de Exactitud – Cambio rápido de gripper
Remote Center Compliance (RCC) • Taladrar, o ensamblar partes muy precisas, requiere tolerancias muy justas.
• Humano usa coordinación ojo-mano • Robots usan grippers con una RCC • Pueden ser pasivas o activas
Como trabajan los grippers
• Agarre – Aplicar fuerza mecánica a al menos dos puntos • Enganche – Usar un gancho para pasar a través de un hoyo • Cuchara – Usar una cuchara para tomar material sin forma • Inflar alrededor – Inflar un globo o vejiga alrededor o dentro de una pieza
Como trabajan los grippers
• Atracción magnética – Atraer usando la fuerza magnética. Piezas solo de hierro • Atracción por vacío – Superficies lisas. Puede manejar piezas difíciles como cristales de carros • Pegar – Usar una supericies pegagosa. Requiere un dispositivo mecánico para separarlo.
Como trabajan los grippers
• Cosas a considerar en la elección del gripper: – Peso de la parte – La distancia de sujeción desde el CG de la parte – Coeficiente de friccion entre las partes – Las fuerzas G al moverse – Angulo de los dedos del gripper – Factores de Seguridad – Características de la parte: • Composición • Fragilidad • Rigidez
Calculando la carga útil del gripper y la fuerza de sujeción • Especificación del manipulador o del griper?
– La mas baja • Calcular la fuerza que se aplicara por un gripper requiere considerar: – Angulo de partida y final – Ancho de los sujetadores del gripper – Distancia al CG de la pieza – Coeficiente de fricción entre la pieza y el sujetador del gripper (CF) – Aceleración de la pieza al ser movida – Factor de Seguridad
Calculando la carga útil del gripper y la fuerza de sujeción • El ángulo varia según el plano de movimiento – 0 grados plano vertical – 90 grados plano horizontal • El grosor de la parte, el ancho del gripper y la distancia al centro de gravedad sirven para calcular el torque.
• El coeficiente de fricción dice que tan eficiente se sujetara la parte • La aceleración o desaceleración se suma con la gravitacional y se multiplica por el peso para sacar la fuerza de oposición al movimiento.
• El factor de seguridad es un multiplicador para contrarrestar errores que no se hallan contemplado.
SENSORES
• Los seres vivos se adaptan al medio gracias al uso de sensores • Añadir sensores a los robots le permiten agregarle versatilidad • Con sensores el robot se retroalimenta • Sin sensores el robot ocupa un mundo perfecto
Clases de Sensores
• Sensores Internos • Sensores Externos • Sensores • Transductores. Mayoría de Sensores
Clases de Sensores
• Sensores Internos – Primeros robots. Usaban topes mecánicos, y eran de lazo abierto – Motores de pasos. Conteo de pulsos para obtener el posicionamiento – Switches limitadores. Requerían una instalación mecánica – Percepción Háptica. Primeros sensores complejos. Similar al sentido humano de la kinestesia.
Clases de Sensores
• Sensores internos … – Los sensores internos usan dispositivos mecánicos, electricos, electrónicos e hidraulicos para obtener feedback de diversos dispositivos movibles.
– Señal de error. A mayor error mayor la señal.
– Gobernador. Control de velocidad rotacional – Tornillo líder solidario. Control de un cilindro retráctil
Clases de Sensores
• Sensores Internos – Shaft Enconder o Codificador de eje. Movimientos rotacionales finos. Caro. Codigo Gris – Codificador Incremental. Barato. Determina el sentido del giro. Varias opciones de forma de trabajo • Doble anillo • Desfase a 90°
Clases de Sensores
• Sensores Internos – Medidor de Esfuerzo (Strain Gauge) – Uso de piezoelectricos • Cuarzo • Cerámica – Sensores de Efecto Hall • Corriente eléctrica formada por un campo magnético – Bobina Rígida Plana • Responde a la distorsión creada por la presión sobre ella
Clases de Sensores
• Sensores Internos – Potenciómetro • Barato • Inexacto • Conexión: – Directa para movimiento angular – A través de banda, para movimiento lineal – Sincro • Tipo motor, con stator multidevanado. Movimiento angular en electricidad o viceversa
Sensores Externos
• Movimientos sin sensado • Peligrosos a humanos • Microswitch. Primer dispositivo • Optointerruptor • Ultrasonido e IR • Oido, vista, habla y tacto son areas experimentales en los robots
Interbloqueos
• Dispositivos que no permiten que una operación sea realizada hasta que ciertas condiciones se cumplan.
– Interlock DeadMan – Switches de Microondas – Medidores de Presion de fluido – etc-.
• Pueden ser electromecánicos, piezoeléctricos o mecánicos • Pueden ser considerados externos o internos
Traduciendo Señales Analógicas a Controladores Digitales • ADC • Diferentes tipos de convertidores