MORFOLOGÍA DEL ROBOT

MORFOLOGÍA DEL ROBOT

1. El robot esta formado por los siguientes elementos: 1. estructura mecanica. 2. trasmisiones. 3. sistema de accionamiento. 4. sistema sensorial. 5. sistema de control.

   • ESTRUCTURA MECANICA
     • Esta formado por una serie de elementos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecuitvos.
       • caracteristicas:
         • *Tiene similitud al brazo humano de modo que le permite varios tipos de movimientos como el giro, desplazamiento o combinación de ambos
           • tipos de movimientos
             • • Grados de libertad (GDL)
   • TRASMISIONES
     • Son los elementos encargados de transmitir el movimiento desde los actuadores hasta los articuladores.
       • Reductores
         • Encargados de adaptar el par y la velocidad de la salida del actuador a los valores adecuados para el movimiento de los elementos del Robot. a medida que se reduce la velocidad el torque aumenta. Se busca tener reductores de bajo peso, reducción de tamaño, bajo razonamiento, pero deben ser capaces de realizar una reducción elevada de velocidad en un único paso.
           • Se usan de manera preferente en los robots industriales, dado a que por consecuencia de exigencias de funcionamiento restringidas los cuales estas permiten que sus movimientos y accionamientos sean precisos y veloces.
             • ¿Qué es un reductor?
               • Son dispositivos que adaptan la velocidad de salida a valores establecidos para los movimientos que son ejecutados por el robot Estos deben ser de bajo peso y tamaño reducido con bajo rozamiento, a lo igual que estos deben tener la capacidad de reducción de velocidad, a raíz de que su torque aumente la velocidad durante el accionamiento se comportara de manera decreciente.
                 • • Dado a que los reductores deben estar a la par de laos movimientos y/o arranques, estos deben ser capases de soportar las exigencias de la máquina.
       • sistemas de transmisiones para Robot
         • Es el medio por el cual se trasmite el movimiento de la transmisiones
       • Accionamiento Directo
         • Se da cuando el eje se conecta directamente a la carga o articulación sin la necesidad de usar un reductor (Esta clase de accionamiento se aplica exclusivamente para robots con accionamiento eléctrico).
         • Se usa para robots que requieren de acciones de gran precisión y velocidad, a diferencia de los reductores estos permiten alcanzar mayor grado de precisión en sus movimientos.
         • Los accionamientos directos se usan por motores que proporcionen un par elevado mayor que el reductor, y a bajas revoluciones deben mantener la máxima rigidez posible.
       • Actuadores
         • Son los encargados de generar movimiento de los elementos del robot según las indicaciones que se realicen por medio de un control, varían entre la clase de energía que empleen ya que puede ser energía neumática, hidráulica o eléctrica.
           • Las características que comparten en común y deben ser factores de decisión al momento de elegir cual son:
             • Potencia Controlabilidad peso y volumen precisión velocidad mantenimiento coste
           • Actuadores Neumáticos
             • Su fuente de energía es aire a presión entre 5 a 10 bar. Los actuadores neumáticos son:
               • 1. Cilindros neumáticos
                 • • Son los cuales el desplazamiento de aire se da por un embolo encerrado en un cilindro, pueden ser de simple o doble efecto, en los primeros el embolo se desplaza en un solo sentido empujado por el aire a presión, mientras que en el de doble efecto el aire a presión se encarga de empujar el embolo a las dos direcciones.
               • 2. Motores neumáticos
                 • • En este caso la energía se consigue mediante el movimiento de rotación de un eje mediante aire a presión, suelen usarse motor de aletas rotativas y los motores de pistones axiales. Como tal los actuadores neumáticos por su compresibilidad del aire no consiguen una buena precisión de posicionamiento, suelen utilizarse para casos en los que se necesitan en dos situaciones (las cuales significan un todo o una nada)
           • Actuadores hidráulicos
             • A diferencia de los neumáticos el fluido a utilizar es a base de aceite mineral a una presión entre 50 y 10 bar, sus tipos se manejan de manera igual al de los neumáticos que pueden ser cilíndricos o de motores hidráulicos.
               • Las diferencias con los actuadores neumáticos radican en casos como la compresibilidad es menor al del aire por el fluido, el cual implica que puede alcanzarse un grado de presión superior y así es más fácil mantener un control, dada su superioridad de presión permiten hacer trabajos de hasta 10 veces superiores a las de los actuadores neumáticos en cuanto desarrollo de elevadas fuerzas y pares.
                 • Resumen de Características de distintos tipos de actuadores para robots:
           • Actuadores Eléctricos
             • Presentan características de control, sencillez y precisión de accionamientos, permiten que sean los actuadores mas usados en los robots industriales actuales:
               • Motores de corriente continua (DC)
                 • • Son los que mas se usan en la actualidad debido a la facilidad de control, en estos casos incluyen un codificador de posición (encender) para poder realizar su control. Se constituyen por dos devanados internos que es el inductor e inducido que se alimentan con corriente continua donde el inductor crea un campo magnético de dirección fija denominado excitación y el inducido hace girar un rotor por medio de las fuerzas de Lorenz combinando el campo magnético de excitación y la corriente circulante por él.
                   • Estos motores consiguen velocidades de rotación de 1000 a 3000 rpm de comportamiento lineal donde sus potencias pueden llegar a 10 kW, sus velocidades se controlan mediante referencias de velocidad seguidas mediante bucles de retroalimentación de velocidad. Donde esta clase de motores requieren mantenimiento de escobillas y no se puede mantener parado el rotor a mas de unos segundos.
               • Motor de corriente alterna (AC)
                 • Presentan las siguientes diferencias en su construcción
                   • 1. Presentan rotores sin escobillas. 2. Usan convertidores estáticos que permiten variar la frecuencia y así la velocidad con facilidad y precisión. 3. Empleo de la microelectrónica que permite gran capacidad de control.
                 • Su velocidad de giro depende únicamente de la frecuencia de tensión que alimenta el inducido y se puede variar gracias a los convertidores de frecuencia.
   • Sensores Internos
     • Para conseguir que un robot realice su tarea con la adecuadamente precisión, velocidad e inteligencia, será preciso que tenga conocimiento tanto de su propio estado de su entorno. La información relacionada con su estado la consigue con los denominados señores internos.
       • Sensores más comúnmente empleados para obtener información de presencia, posición y velocidad en Robots Industriales
         • • Definiciones
             • Sensores de Posición
               • Control de posición angular se emplean fundamentalmente los denominados ENCODERS y RESOLVERS. Los potenciómetros dan bajas prestaciones por lo que se emplean salvo en contadas ocasiones.
                 • Codificadores angulares de posición (ENCODERS)
                   • Los codificadores ópticos o encoders incrementalmente constan, en su forma más simple, de un disco transparente con una serie de marcas opacas colocadas radicalmente y equidistantes entre sí; de un sistema de iluminación en el que la luz es colimada de forma correcta, y de un elemento fotorreceptor.
                     • • La resolución de este tipo de sensores depende directamente del número de marcas que se pueden poner físicamente en el disco. Un método relativamente sencillo para aumentar esta resolución es, no solamente contabilizar los flancos de subida de los trenes de pulsos, sino contabilizar también los de bajada, incrementado así por cuatro la resolución de captador, pudiéndose llegar, con ayuda de circuitos adicionales, hasta 100.000 pulsos de vuelta. El funcionamiento básico de los codificadores o encoders absolutos es similar al de los incremetales.
                 • Codificadores angulares de posición (SINCRO-RESOLVERS)
                   • Se trata de captadores analógicos con resolución teóricamente infinita. El funcionamiento de los resolvers se basa en la utilización de una bobina solidaria al eje excitada por una portadora, generalmente con 400 Hz, y por dos bobinas fijadas situadas a su alrededor.
                     • • Comparación de distintos tipos de sensores de posición angular atendiendo a diversos parámetros de funcionamiento.
                 • Sensores lineales de posición (LVDT E INDUCTOCY)
                   • Se destaca el LVDT debio a su resolución, poco rozamiento y alta repetibilidad. Su funcionamiento se basa en la utilización de un núcleo de material ferromagnético Unido al eje cuyo movimiento se quiere medir. Este núcleo se mueve linealmente entre un devanado primario y dos secundarios, haciendo con su movimiento que varíe la inductancia entre ellos.
                     • • Las ventajas señalas del LVDT son una alta linealidad, gran sensibilidad y una respuesta dinámica elevada.
                         • Otros sensores lineales que también se emplean con relativa frecuencia son las demonimadas reglas ópticas y las reglas magnéticas o Inductosyn. El funcionamiento del inductosyn es similar al del resolver con la diferencia que el rotor desliza linealmente sobre el estator siendo la forma de los devanados.
                           • • El estator se encuentra excitado por una tensión conocida que induce en el rotor dependiendo de su posición relativa una tensión VS
             • Sensores de velocidad
               • La captación de la velocidad se hace necesaria para mejorar el comportamiento dinámico de los actuadores del robot la información de la velocidad de movimiento de cada actuador se realimenta normalmente a un bucle de control analógico implementando en el propio accionador del elemento motor.
             • Sensores de presencia
               • Este tipo de sensor es capaz de detectar la presencia de un objeto dentro de un radio de acción determinado. Esta detección puede hacerse con o sin contacto con el objeto. En el segundo caso se utilizan diferentes principios físicos para detectar la presencia, dando lugar a los diferentes tipos de captadores.
                 • Los detectores de presencia se utilizan en robótica principalmente como auxiliares de los detectores de posición, para indicar los límites de movimiento de las articulaciones y permitir localizar la posición de referencia de 0 de éstos en el caso de que sean incrementales. Los detectores inductivos permiten detectar la presencia o contar los números de objetos metálicos sin necesidad de contacto.
                   • Los sensores basados en el efecto Hall detectan la presencia de objetos ferromagnéticos por la deformación que estos provocan sobre un campo magnético. Los captadores ópticos, sin embargo, pueden detectar la reflexión del rayo de luz procedente del emisor sobre el objeto.
   • Elementos terminales
     • Los elementos terminales, también llamados efectores finales son los encargados de interaccionar directamente con el entorno del robot. Pueden ser tanto elementos de aprehensión como herramientas. Si bien un mismo robot industrial es, dentro de unos límites lógicos, versátil y readaptable a una gran variedad de aplicaciones, no ocurre así con los elementos terminales, que son en muchos casos específicamente diseñados para cada tipo de trabajo.
       • Herramientas terminales para robot

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