Robótica Industrial. Nelson Sotomayor, MSc. Maestría en Automatización y Control Industrial. Robótica Industrial. Nelson Sotomayor, MSc

Transcripción

1 Maestría en Automatización y Control Industrial.

2 Introducción Hasta hace pocos años, ni él más imaginativo empresario habría podido concebir lo que hoy es ya una realidad cotidiana, la entrada de los robots en el ámbito de la producción y la actividad humana. Los robots han demostrado ser especialmente capaces de realizar actividades repetitivas, que para los seres humanos podrían resultar tediosas. Son también ideales para manejar materiales peligrosos en ambientes nocivos.

3 Introducción La robótica ha abierto una nueva etapa en los procesos de mecanización y automatización de los procesos de producción, ya que gracias a ella se ha podido sustituir máquinas o sistemas capaces de automatizar operaciones concretas, por dispositivos mecánicos de uso general dotados de varios grados de libertad que son capaces de adaptarse a la automatización de un número muy variado de procesos u operaciones

4 Introducción El robot industrial es el resultado de la unión de una estructura mecánica articulada (robot) y de un sistema electrónico de control, en el que se integra un procesador como cerebro del sistema. Esta disposición, permite la programación y el control de los movimientos, así como la memorización de diversas secuencias de trabajo, dotando al robot de una gran flexibilidad y posibilita su adaptación a diversos trabajos o tareas

5 Reseña Histórica Antiguamente, se creaban artefactos capaces de realizar tareas diarias y comunes para los hombres, o bien, para facilitarles las labores cotidianas. Como ejemplo de estas máquinas se tiene las siguientes: La rueda como medio de transporte o como herramienta Los engranajes utilizados en diversas aplicaciones. El molino

6 Reseña Histórica 1500 a.c., Amenhotep, construye una estatua de Memnon, el rey de Etiopía, que emite sonidos cuando la iluminan los rayos del sol al amanecer. 500 a.c., King-su Tse, en China, inventa una urraca voladora de madera y bambú y un caballo de madera que saltaba.

7 Reseña Histórica a.c., Archytar de Tarento construye un pichón de madera suspendido de un pivote, el cual rotaba con un surtidor de agua o vapor, simulando el vuelo a.c., Cresibio inventa una clepsidra (reloj de agua) y un órgano que funciona con agua a.c., Filon de Bizancio inventó un autómata acuático y la catapulta repetitiva.

8 Reseña Histórica 206 a.c., fue encontrado el tesoro de Chin Shih Hueng Ti consistente en una orquesta mecánica de muñecos. 62 d.c., Herón de Alejandría hace un tratado de autómatas, un famoso registro de aplicaciones de la ciencia, así como su teatro automático en el cual, las figuras que se encuentran montadas en una caja, cambian de posición ante los ojos de los espectadores: pájaros cantores, trompetas que suenan, medidores de la fuerza del vapor, animales que beben, termoscopios, sifones y máquinas que operaban con monedas.

9 Reseña Histórica 335 d.c., Hsieh Fec construye un carro con cuatro ruedas con la figura de Buda, hecha de madera de sándalo. En el 700 d.c., Huang Kun construyó barcos con figuras de animales, cantantes, músicos y danzarines que se movían. 770 d.c., Yang Wu-Lien construye un mono que extiende sus manos y dice Limosna! Limosna!, guardando su recaudación en una bolsa cuando alcanza un peso determinado.

10 Reseña Histórica 1294 d.c., Roger Bacon construye, después de 7 años, una cabeza que habla d.c., Villard d Honnecourt hace un libro de esbozos que incluyen secciones de dispositivos mecánicos, como un ángel autómata, e indicaciones para la construcción de figuras humanas y animales d.c., Leonardo Da Vinci construye un león automático en honor de Luis XII

11 Reseña Histórica 1662 d.c., se abre en Osaka el teatro Takedo de autómatas d.c., Jacques de Vaucanson, construye el pato, el autómata más conocido; un pato hecho de cobre, que bebe, come, grazna, chapotea en el agua y digiere su comida como un pato real.

12 Reseña Histórica Los inicios de la robótica, como estudio sistemático de los robots y su comportamiento, se identifican a finales de los años cincuenta, cuando George Devol desarrolló el primer robot comercial. En 1962 aparecieron los primeros modelos de Unimate Inc. (Universal Automation), empresa dedicada exclusivamente al diseño y fabricación de robots industriales. Más tarde en 1967, Kawasaki y Unimation se asocian para desarrollar robots industriales en Japón.

13 Reseña Histórica En 1968 se incorporaron los primeros robots Unimate serie 2000 a las cadenas de fabricación de carrocerías de la General Motors. En Europa se utilizaron robots en cadenas de fabricación de automóviles, alrededor de 1971.

14 Programmable Universal Machine for Assembly PUMA En 1978, UNIMATION, trabajando bajo una serie de especificaciones de la General Motors, desarrolló la Máquina Universal Programable para Ensamblado (Programmable Universal Machine for Assembly -PUMA-). El PUMA podía mover un objeto y ubicarlo en cualquier orientación en un punto deseado dentro de su entorno de trabajo. La concepción del PUMA es la base de la mayoría de los robots industriales actuales.

15 Definiciones La palabra robot fue introducida al mundo por Karol Capek, un dramaturgo Cheko en 1920, dicha palabra es derivada de robota que significa trabajo.

16 Definiciones En 1941 Isaac Asimov emplea el término robot, en su historia titulada Robot AL76 Goes Astray, y luego en 1942 en "Runaround" utiliza el término Robótica y enuncia las "Tres leyes de la robótica"

17 Leyes de la robótica Un robot no puede dañar a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano resulte dañado Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos excepto cuando tales órdenes entren en conflicto con la primera ley. Un robot debe proteger su propia existencia hasta donde esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda ley.

18 Definiciones La definición de Robot, no es única, y en ocasiones resulta contradictoria. Se encuentran definiciones de Robot como ingenio mecánico, controlado electrónicamente, capaz de moverse y ejecutar de forma automática acciones diversas, siguiendo un programa establecido. En la enciclopedia electrónica Encarta-2000, se encuentra que Robot es una máquina controlada por computadora y programada para moverse, manipular objetos y realizar trabajos a la vez que interacciona con su entorno.

19 Japan Industrial Robots Association (JIRA): "Es una máquina capaz de realizar movimientos versátiles parecidos a los de nuestras extremidades superiores, con cierta capacidad sensorial y de reconocimiento y capaces de controlar su comportamiento"

20 Robot Industrial Association (RIA) o Robot Institute of America "Es un manipulador multifuncional y reprogramable diseñado para mover cargas, materiales, piezas, herramientas y dispositivos especiales según variadas trayectorias, programados para realizar diferentes tareas.

21 Asociación internacional de estándares (ISO) 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

22 Asociación Francesa de Normalización (AFNOR) Manipulador.- mecanismo formado normalmente por elementos en serie, articulados entre si, destinados al agarre y desplazamiento de objetos. Es multifuncional y puede ser gobernado directamente por un humano o un dispositivo lógico

23 Asociación Francesa de Normalización (AFNOR) Robot.- manipulador automático, servocontrolado, reprogramable, polivalente capaz de posicionar y orientar piezas, útiles o dispositivos especiales, siguiendo trayectorias 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 se usa para realizar una tarea de manera cíclica, pudiéndose adaptar a otra sin cambios permanentes en su material

24 Federación Internacional de Robótica (IFR) Robot industrial de manipulación es una máquina 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

25 Clasificación de los Robots Los robot manipuladores pueden ser clasificados como: de servicio industriales.

26 Robots de servicio Los robots de servicio son dispositivos electromecánicos móviles o estacionarios, dotados de uno o varios brazos mecánicos, controlados por un ordenador y que realizan tareas de servicio, no industriales. Dentro de esta categoría están los robots especiales utilizados como ayuda a minusválidos, los robots de laboratorio, los robots didácticos, los robots que se utilizan en operaciones de alto riesgo, los robots de exploración submarina, entre otros.

27 Robots Industriales Se los puede clasificar de diversas maneras, entre ellas está la clasificación de la AFRI (Asociación Francesa de ) y de la IFR (Federación Internacional de Robótica)

28 Según la AFRI. TIPO A Manipulador con control manual o telemando. TIPO B Manipulador automático con ciclos preajustados; regulación mediante fines de carrera o topes; control por PLC; accionamiento neumático, eléctrico o hidráulico. TIPO C Robot programable con trayectoria continua o punto a punto. Carece de conocimientos sobre su entorno. TIPO D Robot capaz de adquirir datos de su entorno, readaptando su tarea en función de éstos.

29 Según la IFR. Robot secuencial. Robot de trayectoria controlable. Robot adaptativo Robot telemanipulado

30 Clasificación en generaciones 1ª Generación: Repite la tarea programada secuencialmente. No toma en cuenta las posibles alteraciones del entorno. 2ª Generación: Adquiere información limitada de su entorno y actúa en consecuencia. Puede localizar, clasificar (visión) y detectar esfuerzos y adaptar sus movimientos en consecuencia. 3ª Generación Su programación se realiza mediante el empleo de un lenguaje natural. Posee capacidad para la planificación automática de tareas.

31 De acuerdo a sus funciones Clase 1: Coger y dejar Clase 2: Seguir trayectoria Clase 3: Montaje de detalles

32 De acuerdo a su aprendizaje Robots Manuales: Exigen que el movimiento de sus elementos sea controlado por el hombre. Robots autónomos de secuencia fija: Permiten gobernar el movimiento de sus elementos en forma autónoma pero no es posible alterar sus operaciones o secuencia de operaciones.

33 De acuerdo a su aprendizaje Robots autónomos de secuencia variable: Permite gobernar el movimiento de sus elementos en forma autónoma y además, es posible alterar algunas de las características de los ciclos de trabajo. Robots programables: Pueden ser programados mediante lenguajes específicos o mediante un proceso de aprendizaje en el cual un operador enseña inicialmente una secuencia de movimientos, el sistema las memoriza y se limita a repetirla indefinidamente.

34 De acuerdo a su aprendizaje Robots inteligentes: Son manipuladores o sistemas mecánicos multifuncionales controlados por computador, capaces de relacionarse con su entorno a través de sensores y de tomar decisiones en tiempo real. Pueden analizar su entorno y reaccionar ante sus modificaciones o alteraciones, para ello requiere del concurso de sus sistemas de análisis y control, de sensores adecuados, de control de esfuerzos, de seguimiento de trayectorias, de reconocimiento de imágenes, etc.

35 De acuerdo al control de su trayectoria Control de trayectoria punto a punto: Con el control punto a punto, el robot es programado para realizar una pausa en cada punto para planear el próximo paso en una trayectoria predeterminada. Un robot controlado punto a punto ofrece mayor precisión en términos de repetibilidad. Control de trayectoria contínua: este robot tiene un movimiento más suave a lo largo de la trayectoria definida pero disminuye la velocidad en los recorridos, lo cual es una función del tamaño de los pasos calculados por el computador maestro en tiempo real, usando métodos de interpolación

36 De acuerdo a sus sistemas de coordenadas Elementos (Eslabones): Cuerpos rígidos que conforman un manipulador Articulaciones: Parte del manipulador que permite el movimiento de los elementos que lo conforman. En principio, pueden ser de diferentes tipos en la robótica: Prismáticas (Deslizantes) : P De revolución (de revoluta, rotativas) : R

37 Robots de coordenadas cilíndricas (Robot Cilíndrico) De configuración RPP. Consisten de dos eje lineales que se deslizan ortogonalmente entre si y están montados sobre una base rotatoria.

38 Robot de coordenadas Esféricas (Robot Esférico) De configuraciones RRP. El alcance de un punto en el espacio se logra mediante un brazo telescópico que se extiende y se retrae a lo largo de su eje, montado sobre una base giratoria con dos ejes rotacionales independientes

39 Robot de Coordenadas Cartesianas (Robot cartesiano) De Configuración PPP. Posee tres ejes perpendiculares y el movimiento lineal se realiza a lo largo de dichos ejes

40 Robot de Brazo Articulado (con articulaciones rotacionales) De configuración RRR. Es el que más se asemeja al brazo humano, por ello se le denomina Antropomórfico.

41 Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) Es una versión especial del brazo articulado, con una combinación de las configuraciones de revoluta y cilíndrica.

42 Robots Móviles Robots acuáticos. Robots Submarinos de investigación de las fuerzas navales y de los investigadores científicos. Robots terrestres. O de navegación sobre terreno sólido, ya sea usando llantas o patas Robots voladores. Son aquellos que tienen la capacidad de volar, dentro de estos se encuentran los insectos voladores y los helicópteros

43 MORFOLOGIA DE ROBOTS Estructura mecánica, transmisores, sistemas de accionamiento, sistema sensorial, sistema de control y elementos terminales

44 Morfología de Robots Mecánicamente un robot esta formado por una serie de elementos o eslabones unidos por articulaciones que le permiten tener movimiento relativos entre cada uno de los eslabones consecutivos. Este movimiento puede ser de desplazamiento (prismático P), de giro (revolución R) o una combinación de estas. Se tienen seis tipos diferentes de articulaciones, pero las más usadas son la prismática y la de revolución.

45 Articulaciones de un robot

46 Configuración de robots industriales Tiene tres movimientos lineales, es decir 3 GDL correspondientes a los 3 ejes cartesianos X,Y,Z, sus articulaciones son prismáticas y realiza interpolaciones lineales para moverse de un punto a otro.

47 Configuración Cilíndrica Realiza dos movimientos prismáticos y uno rotacional, por lo que tiene 3 GDL. Tiene una combinación de articulaciones prismáticas y rotacionales. Este robot puede ejecutar movimientos con interpolación lineal e interpolación por articulación. Esta última interpolación se da solamente en la primera articulación

48 Configuración Polar Tiene varias articulaciones que pueden realizar un movimiento distinto ya sea rotacional, angular o lineal. Sus articulaciones son prismáticas y angulares. Utiliza interpolación por articulación para moverse en sus dos primeras articulaciones y lineal para la tercera.

49 Configuración Antropomórfica Tiene una articulación rotacional y dos angulares. Sus articulaciones son rotacionales. Su movimiento es por interpolación por articulación tanto rotacional como angular, pero puede realizar movimientos llamados por interpolación lineal moviendo simultáneamente dos o tres de sus articulaciones

50 Configuración SCARA Signica Selective compliance arm robot for asembly es una configuración que puede realizar movimientos horizontales de mayor alcance debido a sus dos articulaciones rotacionales y una lineal

51 Volumen de trabajo Los fabricantes de robots industriales definen al espacio dentro del cual puede desplazarse el extremo de su muñeca como volumen de trabajo

52 Transmisores y reductores Las transmisiones son los elementos que transmiten el movimiento desde los actuadores hasta las articulaciones, ya que los actuadotes normalmente pesados suelen estar lo más cerca de la base del robot. Las transmisiones tienen las siguientes características: Tamaño y peso reducido No debe tener juegos u holguras considerables Debe tener un rendimiento alto

53 Sistemas de transmisión

54 Reductores Los reductores se encargan de adaptar el par y la velocidad de salida del actuador a los valores adecuados para el movimiento de los elementos del robot. Estos elementos deben cumplir con las siguientes características: Bajo peso, tamaño y rozamiento Capacidad de reducción elevada en un solo paso Mínimo momento de inercia Mínimo juego Alta rigidez torcional

55 Características - reductores

56 Representación de la posición Sistema de referencia cartesiano Esta definido por ejes perpendiculares entre si y un origen definido. Se puede trabajar en el plano (2 dimensiones) donde el sistema OXY queda definido por los vectores perpendiculares entre si, OX. OY. Si se trabaja en el espacio (3 dimensiones) el sistema OXYZ queda definido por los vectores OX, OY, OZ.

57 Sistema de referencia cartesiano

58 Coordenadas polares y cilíndricas

59 Coordenadas esféricas

60 Representación de la orientación R es la matriz de rotación que define la orientación del sistema OUV con respecto al OXY

61 Ángulos de Euler ZXZ 1. Girar el sistema OUVW un ángulo φ con respecto a OZ, obteniendo OU V W 2. Girar el sistema OU V W un ángulo θ con respecto a OU, obteniendo OU V W 3. Girar el sistema OU V W un ángulo ψ con respecto a OW, obteniendo finalmente el sistema OU V W

62 Ángulos de Euler ZYZ. 1. Girar el sistema OUVW un ángulo φ con respecto a OZ, obteniendo OU V W 2. Girar el sistema OU V W un ángulo θ con respecto a OV, obteniendo OU V W 3. Girar el sistema OU V W un ángulo ψ con respecto a OW, obteniendo finalmente el sistema OU V W

63 Roll, pitch and yaw (alabeo, cabeceo y guiñada) 1. Girar el sistema OUVW un ángulo ψ con respecto a OX, Yaw 2. Girar el sistema OUVW un ángulo θ con respecto a OY, pitch 3. Girar el sistema OUVW un ángulo φ con respecto a OZ, Roll

64 Par de rotación Para esta representación se define el vector k(kx, ky,kz ) y un ángulo θ, tal que el sistema OUVW corresponde al sistema OXYZ girado un ángulo θ sobre el eje k. El eje k debe pasar por el origen de los dos sistemas. Al par (k, θ) se le denomina par de rotación

65 Modelo cinemático CINEMÁTICA DIRECTA Sirve para determinar la posición y orientación del extremo del robot con respecto a un sistema de coordenadas que se toma como referencia conociéndose los valores de las articulaciones y los parámetros geométricos de los elementos del robot

66 Método geométrico

67 Método Geométrico

68 Matrices de trasformación homogénea Sirven para transformar un vector expresado en coordenadas homogéneas con respecto a un sistema OUVW a su expresión en coordenadas OXYZ

69 Ejemplo

70 ALGORITMO DE DENAVIT Y HARTENBERG Este método utiliza una matriz de transformación homogénea para describir la relación espacial entre dos elementos rígidos adyacentes. De esta manera el problema de la cinemática se reduce a encontrar la matriz de transformación que relacione la localización del extremo del robot el sistema de coordenadas de su base

71 ALGORITMO DE DENAVIT Y HARTENBERG 1. Numerar los eslabones desde 1 (primer eslabón móvil) hasta n (último eslabón móvil). El eslabón 0 es la base fija del robot.

72 ALGORITMO DE DENAVIT Y HARTENBERG 2. Numerar cada articulación comenzando por 1 (la correspondiente al primer grado de libertad) y acabando en n. 3. Localizar el eje de cada articulación. (Eje de rotación o eje de desplazamiento)

73 ALGORITMO DE DENAVIT Y HARTENBERG 4. Para i de 0 a n-1 situar el eje Zi sobre el eje de la articulación i+1 5. Situar el origen del sistema de la base {So} en cualquier punto del eje Zo. Los ejes Xo e Yo se situarán de manera perpendicular a Zo.

74 ALGORITMO DE DENAVIT Y HARTENBERG 6. Para i de 1 a n-1, situar el sistema {Si} (solidario al eslabón i) en la intersección del eje Zi con la línea normal común a Zi-1 y Zi. Si Zi y Zi-1 se cortan, localizar el origen en dicha intersección. Si Zi y Zi-1 son paralelos localizar el origen en la articulación i.

75 ALGORITMO DE DENAVIT Y HARTENBERG 7. Situar Xi en la línea normal común a Zi-1 y Zi. Si lo ejes se cortan se sitúa perpendicular al plano que forman Zi y Zi-1

76 ALGORITMO DE DENAVIT Y HARTENBERG 8. Situar Yi de modo que forme un sistema dextrógiro con Xi y Zi

77 ALGORITMO DE DENAVIT Y HARTENBERG 9. Obtener Theta i como el ángulo que hay que girar en torno a Zi-1 para que Xi-1 y Xi queden paralelos

78 ALGORITMO DE DENAVIT Y HARTENBERG 10.Obtener di como la distancia medida a lo largo de Zi-1, que hay que desplazar {Si-1} para que xi y xi-1 queden alineados

79 ALGORITMO DE DENAVIT Y HARTENBERG 11.Obtener ai como la distancia medida a lo largo de xi (que ahora coincidiría con xi-1) que hay que desplazar el nuevo {Si-1} para que su origen coincida con {Si}

80 ALGORITMO DE DENAVIT Y HARTENBERG 12.Obtener alpha i como el ángulo que hay que girar en torno a Xi (que ahora coincidiría con Xi-1) para que el nuevo {Si-1} coincida totalmente con {Si}

81 CINEMÁTICA INVERSA La cinemática inversa resuelve la configuración que debe adoptar un robot para una posición y orientación del extremo conocidas

82 MODELO DINÁMICO La dinámica estudia la relación entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y el movimiento que ellas generan. El modelo dinámico relaciona: 1. La localización del robot definida por sus variables articulares es decir las coordenadas de localización y las derivadas de estas. (velocidad y aceleración) 2. Las fuerzas y pares aplicados en las articulaciones (o en el extremo del robot). 3. Los parámetros dimensionales del robot, como longitud, masas e inercias de sus elementos.

83 Modelo dinámico La obtención del modelo dinámico es uno de los aspectos más complejos de la robótica y su complejidad aumenta con el numero de grados de libertad, pero son indispensables si se desea hacer: 1. Simulación del movimiento del robot 2. Diseño y evaluación de la estructura mecánica del robot 3. Dimensionamiento de los actuadotes 4. Diseño y evaluación del control dinámico del robot

84 Modelo Dinámico Para obtener el modelo dinámico se pueden usar algunos algoritmos como los siguientes: Algoritmo computacional para el modelado dinámico de Lagrange- Euler Algoritmo computacional para el modelado dinámico de Newton Euler Modelado dinámico por variables de estado Modelado dinámico en el espacio de la tarea

85 Arquitectura de control de robots Es la estructura computacional formada por diversos módulos interconectados y cuya función es garantizar el cumplimiento de la o las tareas asignadas en condiciones estables, seguras y en tiempos apropiados

86 Arquitectura de control de robots Controlador. Es el encargado de controlar y coordinar cada una de las partes que constituyen el robot para lograr un único objetivo. Es la parte del robot que le confiere flexibilidad. El Sistema de control. constituye el soporte lógico en el que se fundamenta el controlador. Esta formado por: El Software de control: Es el sistema operativo, el cual debe responder a acontecimientos internos y externos en tiempo real. Lenguaje de Programación: En el cual se tiene tres categorías Nivel de Articulación: Programa de posición de cada articulación Nivel de Manipulador: Programa para la posición del punto efectivo de la herramienta (Fortran, Val, Sigla, etc.) Nivel de Tarea: Integración de datos, definición de tipo de datos, concurrencia, etc. (C, Ada, Smalltalk, etc.)

87 Arquitectura de control de robots Ley de control. Requiere conocimiento de las propiedades Cinemáticas, tipo de trayectorias, así como prestaciones dinámicas del robot. Hay muchas técnicas de control que dependen de los intereses del usuario, de las características y limitaciones de las operaciones a realizar, del nivel de programación, etc. Desempeño dinámico de un Robot. Depende fundamentalmente de su arquitectura, de sus sensores, de los cambios de carga inercial, velocidades de trabajo y límites de operación. Estabilidad: Se refiere a la ausencia de oscilaciones o no en el órgano terminal del manipulador.

88 Arquitectura de control de robots Resolución Espectral: Especifica el incremento de movimiento más pequeño en que el elemento terminal del robot puede dividir el espacio de trabajo. Precisión: Distancia entre el punto programado y el valor medio de los puntos realmente alcanzados, si se repite el movimiento varias veces con carga y temperatura nominales. Repetibilidad: Se define como la capacidad que tienen los robots para posicionarse en un punto previamente accesado

89 Arquitectura de control de robots Velocidad de operación: Se define como la medida de productividad de un robot. Esta estrechamente relacionada con las características de precisión, repetibilidad y estabilidad. Capacidad de carga: Se refiere al máximo peso que el robot es capaz de manipular continuamente sin afectar su funcionamiento

90 Sensores y Percepción SENSORES Son los encargados de monitorear la posición, velocidad, aceleración, torque, etc. Se clasifican en: Sensores Propioceptivos (Internos) Informan del estado de las variables internas del robot (sensores de contacto, de velocidad, de posición, de aceleración, de torque, de fin de carrera, etc.). Son empleados en el control de la estructura mecánica. Sensores Externos Informan del estado y evolución del medio ambiente (Sensores de tacto, de esfuerzo, de proximidad, distancia de visión, etc.). No participan en el control directo del manipulador sino en el desarrollo de la tarea encomendada.

91 Sensores Internos

92 Sensores Externos

93 Elementos Terminales

94 Actuadores Son los dispositivos que producen el movimiento de las articulaciones. Pueden ser neumáticos, hidráulicos y/o eléctricos. Generalmente se les agrega elementos reductores, para obtener grandes torques. La elección del actuador, es un compromiso de diseño, que involucra los factores: potencia, controlabilidad, peso, volumen, precisión, velocidad, mantenimiento y costo

95 Actuadores Neumáticos

96 Actuadores Hidráulicos

97 Actuadores Eléctricos

98 Motor de DC Controlar la velocidad y el sentido de giro de los motores es uno de los aspectos más importantes, para variar la velocidad se debe variar el voltaje de alimentación mientras que para variar el sentido de giro es necesario cambiar la polaridad de la alimentación del motor

99 Programación de Robots manipuladores Programación On-Line Un robot es programado On Line cuando durante el desarrollo del programa se hace uso del propio robot de forma que se haga que el extremo describa las trayectorias deseadas. Es necesario que durante el tiempo del desarrollo del programa se disponga del robot físicamente así como del entorno en el cual se realizará la tarea. Programación Off-Line La programación Off-Line, permite desarrollar los programas sin la necesidad de disponer del robot. Este tipo de programación se realiza utilizando paquetes software que permiten simular los movimientos del robot, utilizando para ello un modelo cinemático, y en ocasiones dinámico del robot. Debido a que el simulador utiliza el modelo ideal, es necesario corregir pequeños errores que se puedan producir cuando se lleve a la práctica.

100 Programación de Robots manipuladores Programación por aprendizaje o guiado Programar por guiado un robot, consiste en moverlos por la trayectoria que se desea que posteriormente describan. De esta manera el programador manipula el robot de forma que en la memoria del controlador se almacenan las posiciones para ser más tarde repetidas. Una de las ventajas es que el programador no tiene que ser un experto en robots. Durante la programación por guiado, el robot no está operando en la línea de producción. Dependiendo de si la trayectoria a aprender es indicada a través de un dispositivo de enseñanza o control de mandos (Paleta de programación o Teach Pendant) o de si es indicada manualmente, siendo llamados GUIADO ACTIVO y GUIADO PASIVO, respectivamente. Guiado Activo En este tipo de aprendizaje, se utiliza un dispositivo de enseñanza, cuya función es indicar al robot las acciones a realizar para describir la tarea deseada. A lo largo de la trayectoria, se seguirá una serie de puntos que se almacenarán en la memoria del controlador. Es más utilizado para programar trayectorias simples punto a punto, debido a la dificultad para utilizar el dispositivo de enseñanza para programar trayectorias complejas.

101 Programación de Robots manipuladores Guiado Pasivo También llamado aprendizaje directo manual o pasivo. En este caso, el programador, mueve físicamente el robot a lo largo de la trayectoria que se desea aprender. Este método se utiliza para trayectorias complejas como en aplicaciones de moldeado o de pintura en spray. Cuando el robot no es manipulable físicamente, se dispone de un dispositivo de enseñanza de la misma geometría y características que el robot real, para su manipulación, como puede ser una maqueta o modelo a escala del mismo. Guiado Extendido El guiado extendido, permite especificar, junto a los puntos por los que deberá pasar el robot, datos relativos a la velocidad, tipo de trayectoria, precisión con la que se desea que se alcancen los puntos, control de flujo del programa, atención a entradas/salidas binarias, etc. La programación por guiado extendido, aumenta notablemente la potencia del sistema de programación.

102 Programación de Robots manipuladores Programación Textual La programación textual utiliza lenguajes de programación, para indicar la tarea al robot. Puede ser clasificada en tres niveles: nivel robot, objeto y tarea. Dependiendo de que las órdenes se refieran a los movimientos a realizar por el robot, al estado en que deben ir quedando los objetos manipulados o al objetivo a conseguir. Actualmente, la programación de robots, se queda materialmente en el primer nivel (nivel robot), existiendo una gran cantidad de lenguajes de programación textual a este nivel, de entre los que se destacan: AL Universidad de Stanford-1974 AML IBM-1979 LM Universidad de Grenoble, SCEMI-1981 VAL II Unimation-1982 [STAUBLI] V+ ADEPT-1989 (última versión en 2003) RAPID ABB-1994