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IAR234
Robótica
Introducción a la Robótica y
componentes del robot
(2da parte)
Contenidos
• Accionadores eléctricos: motores y motores
de paso a paso.
• Accionadores neumáticos e hidráulicos.
• Transmisiones, reductores y frenos.
• Brazos mecánicos: muñecas, garras y
ventosas.
• Fundamentos del subsistema de control del
robot: partes que lo integran.
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Dr. Juan José Aranda Aboy
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Descripción técnica - Parámetros
principales
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Número de ejes ó grados de libertad
Espacio de trabajo
Cinemática
Capacidad de carga (payload)
Velocidad
Aceleración
Precisión
Repetitividad
Control de movimiento
Fuente de energía
Manejo
Compliance
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Ejemplo: Robot FANUC LR_Mate_200iC
Ver documentación en archivos LR_Mate.pdf y LR_Mate_200iC.pdf
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Configuración básica de un robot
• Dado el carácter multifuncional de los robots, un mismo robot
puede realizar diferentes tareas dentro de una región en el espacio.
• Los manipuladores robóticos constituyen su parte mecánica y están
formados por:
1. Varios elementos rígidos relacionados entre si que permiten su
movimiento relativo.
2. Dispositivos para agarre ó sujeción u otra operación relacionada
(gripping mechanisms), también conocidos como “manos”,
encargados de sujetar u operar piezas ó herramientas.
3. Sistemas motores: eléctricos, neumáticos e hidráulicos, para
proporcionar una energía mecánica que se transmite a través de
elementos auxiliares tales como correas, engranajes, etc.
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Morfología del robot
• Sus elementos o eslabones están unidos por
articulaciones, presentando similitud anatómica con
el brazo humano, lo que caracteriza los tipos de
movimiento posibles para dichas articulaciones:
– Desplazamiento
– Giro
– Combinación
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Grados de libertad
• Cada uno de los
movimientos
independientes que
puede realizar cada
articulación con
respecto a la
anterior.
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Estructura ideal de un manipulador
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Robot industrial con seis pares
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Robots redundantes
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Diagramas cinemáticos
• SCARA configuration
• Cartesian coordinate robot
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Robot SCARA
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Transmisiones (1)
• Justificación
– Reducción del momento de inercia (acercamiento de los
actuadores a la base)
– Conversión lineal- circular y viceversa
• Características necesarias
– Tamaño y peso reducido
– Mínimos juegos u holguras
– Gran rendimiento
– No debe afectar al movimiento
– Capaz de soportar funcionamiento continuo a un par
elevado
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Transmisiones (2)
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Sistemas de transmisión para robots
Entrada-Salida
Circular
Circular - Lineal
Lineal - Circular
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Denominación
Engranaje - Circular
Correa Dentada >
Cadena >
Paralelogramo
Cable
Tornillo sin fin
Cremallera
Par. articulado
Cremallera
Ventajas
Pares altos
distancias
distancias
Poca holgura
Holgura media
Holgura media
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Desventajas
Holgura
Ruido
Giro limitado
Deformable
Rozamiento
Rozamiento
Difícil control
Rozamiento
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Reductores (1)
• Misión:
Adaptar par y velocidad de la salida del actuador a los
valores adecuados para el movimiento de los eslabones
del robot.
• Específicos para robots (altas prestaciones)
• Características:
– Bajo peso, tamaño y rozamiento
– Capacidad de reducción elevada en un solo paso
– Mínimo momento de inercia
– Mínimo juego o Backslash
– Alta rigidez torsional
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Características de los reductores
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Reductor Harmonic - Driver
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Reductor Cyclo
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Robots de accionamiento directo (DD)
• Robots de accionamiento eléctrico sin reductores
• Ventajas:
– Posicionamiento rápido y preciso
– Mayor controlabilidad (aunque más compleja)
– Simplificación del sistema mecánico
• Desventajas:
– Necesidad de motores especiales (par elevado a bajas
revoluciones con alta rigidez)
– Reducción de la resolución del codificador de posición
• Típicos en robots SCARA
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Actuadores
Tipos empleados en robótica:
• Neumáticos (cilindros y motores)
• Hidráulicos (cilindros y motores)
• Eléctricos (DC , AC y Motores paso a paso)
Características:
Potencia
Controlabilidad
Peso y volumen
Precisión
Velocidad
Coste
Mantenimiento
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Características de los actuadores
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Características de los distintos actuadores
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Actuadores neumáticos
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Actuadores eléctricos
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Sensores internos
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Funcionamiento de los sensores internos
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LVDT e Inductosyn
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Elementos terminales de aprehensión o
sujeción
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Manos de sujeción
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Herramientas
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Ejemplo de elementos terminales
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Sistema de control
• Generalmente se usa un control de tipo Jerárquico
con varios estratos o capas.
• El nivel superior es la interfaz con el operador o
máquina periférica.
• El nivel inferior determina el comportamiento en
tiempo real y es el que se estudiará en este curso.
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Sistemas de control del nivel inferior
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Referencias en internet
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http://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_robots
http://en.wikipedia.org/wiki/Articulated_robot
http://en.wikipedia.org/wiki/Robotic_arm
http://en.wikipedia.org/wiki/SCARA_robot
http://en.wikipedia.org/wiki/Gantry_robot
http://en.wikipedia.org/wiki/End_effector
http://en.wikipedia.org/wiki/Robot_control
http://www.peakrobotics.com/What_is_a_SCARA.htm
http://www.kuka.com/usa/en/products/industrial_robots/
• Ver además: Robots_1993_00031625.PDF
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Vídeos en internet
• RoboticsTime
• Actuadores y motores lineales Copley ServoTube
• http://www.intelligentactuator.com/ix_scara_apps.php
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