UNIDAD III ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS INDUSTRIALES

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1 UNIVERSIDAD TECNICA DE AMBATO UNIDAD II COMPONENTES FACULTAD DE INGENIERIA DE LA ESTRUCTURA EN SISTEMAS, ELECTRONICA MECANICA E INDUSTRIAL MODULO DE ROBOTICA INDUSTRIAL UNIDAD III ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS INDUSTRIALES Caracteristicas, Especificaciones, Requerimientos, Robot Scorbot Autor: Ing. Guillermo Almeida 2009 D E R E C H O S R E S E R V A D O S DE A U T O R F I S E I U T A

2 INDICE GENERAL Contents OBJETIVOS DE UNIDAD:... 3 INTRODUCCION... 3 ESPECIFICACIONES DE LA ARQUITECTURA DE CONTROL... 4 REQUERIMIENTOS DE LA ARQUITECTURA DE CONTROL... 5 DIAGRAMA DE BLOQUES DE CONTROL DE ROBOT SCORBOT... 6 ESTRUCTURA ROBOT SCORBOT Er4u... 7 ESPECIFICACIONES... 7 ESPECIFICACIONES PANEL FRONTAL... 8 BIBLIOGRAFIA

3 OBJETIVOS DE UNIDAD: DISTINGUIR LAS ESPECIFICACIONES Y REQUERIMIENTOS DE LA ARQUITECTURA DE CONTROL DE UN ROBOT INDUSTRIAL DIFERENCIAR LAS CARACTERISTICAS DE ROBOT SCORBOT INTRODUCCION Cuando se desea robotizar un determinado proceso, el equipo de técnicos responsable de esta tarea debera seleccionar el robot mas adecuado. Para ello deberá recurrir a su experiencia y buen criterio, escogiendo, dentro del amplio mercado de robots existente, aquel que mejor responda, a las características necesarias y buscando, siempre el adecuado compromico entre precio y prestaciones. CARACTERISTICAS A TOMAR EN CUENTA PARA SELECCIÓN DE UN ROBOT - Area de Trabajo - Grados de Libertad - Errores de Posicionamiento Caracteristicas Geometricas - Distancia tras emergencia - Repetividad - Resolucion - Errores en el seguimiento de trayectorias - Calidad de una linea recta, arco, etc Caracteristicas Cinemáticas Carácterísticas Dinámicas Tipo de Movimientos - Velocidad nominal máxima - Aceleración y desaceleración - Fuerza - De agarre - Carga máxima - Control de fuerza-par - Frecuencia de resonancia - Movimientos punto a punto - Movimientos coordinados - Trayectorias continuas Modo de Programación - Enseñanza (guiado) - Textual 3

4 Tipo de Accionamiento Comunicaciones Servicio Proveedor - Eléctrico (C.A. C.C.) - Neumático - Hidráulico - E/S Digitales/Analógicas - Comunicaciones línea serie - Mantenimiento, Servicio Técnico, Cursos de Formación Costo La selección del robot más idóneo debe hacerse valorando una gran variedad de características, siendo éste un proceso de díficil sistematización. Sin embargo, en general puede ser suficiente con considerar un conjunto limitado ESPECIFICACIONES DE LA ARQUITECTURA DE CONTROL En la literatura sobre robótica, y control de robots, son frecuentes términos tales como funciones inteligentes o control inteligente de robots. Pretendiendo con ello hacer alusión a la incorporación de un mayor número de funciones autónomas de las que se consideran habitualmente como básicas. Las especificaciones más frecuentes en manipuladores robóticos son las siguientes: Accesibilidad: Directamente relacionada con el número de grados de libertad, mientras mayor es el número de grados de libertad habrá mayor accesibilidad. La elección del número de grados de libertad viene determinada por el tipo de aplicación. Así en muchas operaciones de manipulación (pick & place, paletizado), los objetos se recogen y depositan sobre planos horizontales, en estos casos, un robot con 3 GDL para posicionarse y uno más para orientarse, serían suficientes, en otras aplicaciones como soldadura, pintura se precisan de 6 GDL. Capacidad de Carga: Tiene una notable influencia en la respuesta dinámica del sistema. Si las velocidades y aceleraciones son significativas, es necesario considerar el modelamiento dinámico apropiado para el manipulador. El dato sobre capacidad de carga se proporciona normalmente en la hoja de características del robot, y corresponde a la carga nominal que éste puede transportar sin que por ello disminuyan sus prestaciones dinámicas. Los valores más frecuentes de capacidades de carga varían entre kg, aunbque se pueden encontrar robots que transporten mas de media tonelada. Rapidez de Respuesta: Importante para la productividad del robot, lo cual es de sumo interés en robótica industrial, esta especificación va directamente relacionada con el control de las articulaciones y la generación de trayectorias articulares, y a su vez se halla limitada por el par disponible en articulaciones. Es conveniente recordar en este 4

5 punto, que a velocidades elevadas es conveniente tener en cuenta las Fuerzas centrífugas y de Coriolis en el modelamiento dinámico del robot. Los valores habituales de velocidad del extremo oscilan entre 1 y 4 m/s con carga máxima Precisión y Características Relacionadas: La primera característica es la Resolución que constituye la menor variación posible en el posicionamiento del efector final. La segunda es la Precisión que es la diferencia entre la posición ordenada y la realmente alcanzada por el efector final. Otra característica es la Repetibilidad que es la capacidad para volver a la misma posición a la que fue dirigido en las mismas condiciones. Interacción con el Entorno: Esta especificación hace relación a operaciones concretas como el posicionamiento y seguimiento preciso de trayectorias, detección rápida de obstáculos imprevistos y la interacción involucrando esfuerzos en operaciones como atornillar, cortar o pulir. REQUERIMIENTOS DE LA ARQUITECTURA DE CONTROL En el diseño de la Arquitectura se emplean frecuentemente requerimientos sobre programabilidad, eficiencia, capacidad de evolución autonomía, adaptabilidad y reactividad. Programabilidad: Hace alusión a la posibilidad de ejecutar múltiples tareas, a la especificación de tareas como acciones que es necesario ejecutar, o simplemente formulando objetivos que es necesario cumplir y la posibilidad de planificar acciones de acuerdo con el estado actual del robot y de su entorno. Eficiencia: Tiene relación directa con el tiempo de ejecución y la precisión en la realización de una tarea así como también con los recursos empleados es decir la potencia hardware y software empleados. Capacidad de Evolución: Se refiere a la flexibilidad del sistema para ser revisado y mejorado con la incorporación de nuevas tecnologías, equipos y componentes. Grado de Autonomía: Todas las arquitecturas de control inteligente presente un elevado grado de autonomía contemplando generalmente una transición gradual entre un control teleoperado hasta un comportamiento totalmente autónomo. Fiabilidad: Esta relacionada con la no dependencia de un único sistema o subsistema para todas sus acciones sin incluír redundancias en sus funciones. Adaptabilidad: Entendida como la capacidad de funcionamiento en entornos diversos, poco conocidos, con capacidad de responder ante cualquier eventualidad. La arquitectura de la unidad de control (Hardware) de un ROBOT INDUSTRIAL consta de los siguientes elementos: Computador o Computadores, Son los procesadores de datos del robot; permiten la creación, la ejecución y almacenamiento de programas. 5

6 Memoria EPROM, que almacena el programa de control del robot; memoria RAM y memoria para almacenamiento de programas de usuario (RWM) Servocontroladores de los motores (y amplificadores). Su número depende del número de ejes del manipulador. Estos elementos variarán en función de las características de los motores que se incorporen en la estructura del brazo. Unidad de E/S digitales(24 V DC) y analógicas. Se dividen en señales dedicadas (de uso interno para los pulsadores en indicadores del panel de control) y señales de proceso, que posibilitan la cominicación del robot con equipamiento externo. Los robots comerciales se entregan con un módulo básico de E/S que es posible ampliar en función de las necesidades de la instalación del usuario. Dispositivos de entrada: maleta de programación(terminal), unidad de disco, sistema de programación(terminal), unidad de disco, sistema de programación off-line. DIAGRAMA DE BLOQUES DE CONTROL DE ROBOT SCORBOT 6

7 ESTRUCTURA ROBOT SCORBOT Er4u ESPECIFICACIONES 7

8 ESPECIFICACIONES PANEL FRONTAL 8

9 EJERCICIOS SOBRE ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS INDUSTRIALES Desarrolle los siguientes ejercicios en equipo, emplee fuentes de investigación bibliográfica o del Internet para consultar términos nuevos y resolver cada uno de ellos, no se olvide de justificar técnica o científicamente las respuestas escogidas por el equipo de trabajo. Revise videos sobre el tipo de Robot que se cuestiona en cada pregunta para tener mayores argumentos en su respuesta. EJERCICIO 1 Indique si las siguientes afirmaciones referidas a un robot aplicado a procesos de Soldadura de Arco, son Verdaderas o Falsas, en cada caso justifique sus respuestas: a) Es imprescindible una elevada capacidad de carga b) Es imprescindible un control continuo de trayectoria c) Es imprescindible utilizar sensores externos para efectuar movimientos de acomodación en el entorno d) Es imprescindible manejar E/S digitales EJERCICIO 2 En La figura siguiente se muestra a un Robot Industrial trabajando en un determinado proceso. Indique para esta aplicación, (independientemente del caso concreto mostrado en la imagen): a) Aplicación en la que trabaja el Robot b) Tipo de Configuración Geométrica del Robot c) Modo de Programación que debería tener el Robot d) Capacidad de Carga del Robot e) Accesibilidad del Robot 9

10 BIBLIOGRAFIA 1. BARRIENTOS, PEÑIN, BALAGUER ARACIL, Fundamentos de Robótica Segunda Edicion McGrawHill OLLERO BATURONE, A.: Robótica. Manipuladores y robots móviles. Marcombo, ANGULO, José Robótica, tecnología y aplicaciones. Barcelona, FU, K. Robótica: Control, Detección, Visión e Inteligencia. México: McGraw Hill GROOVER, Mikell, WEISS, Mitchel NAGEL, Roger y ODREY Nicholls. Robótica Industrial:Tecnología, Programación y Aplicaciones. McGraw Hill, KOREN, Yoran. Robotics For Engineers New York:McGraw Hill OLIER, Ivan, HERNANDEZ, Juan. Diseño e Implementación del Sistema de Control de un Robot Industrial. 10