Post on 12-Feb-2015
ITTG-Mecánica
Introd. a la robotica-RCGG 1
II.- Morfología de robots.
Dr. Roberto Carlos García Gómez Departamento de Metal-Mecánica
Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez
Arquitectura de robots2
1. Estructura mecánica
2. Transmisiones y reductores
3. Actuadores
4. Sensores internos
5. Elementos terminales
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Arquitectura de robots
3
Nivel 1Unidad
mecánica
Nivel 2Unidad de potencia
Nivel 3Unidad de
control
Nivel 4Unidad de
programación
Robot industrial
Robot teleoperado
Robot educacional
Arquitectura de robots: Unidad mecánica
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brazo mecánico:
• Eslabones,
• Articulaciones,
• Actuadores,
• Transmisiones y
• Reductores.
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Arquitectura de robots: Unidad mecánica
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•Robot = elementos o eslabones unidos por articulaciones
•Similitud anatómica con el brazo humano
•Tipos de movimiento en articulaciones:
•Desplazamiento
•Giro
•Combinación
•Grado de libertad (GDL): cada uno de los movimientos independientes que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior
Arquitectura de robots: Unidad mecánica
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•Grados de libertad
•Muñeca del Robot
•Espacio de trabajo
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Morfología: Robots seriales
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Morfología: Robots paralelos
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Configuraciones de los robots paralelos
ó Robots espacialesó Existen múltiples
configuraciones:◦ 3 GDL
◦ 4 GDL
◦ 5 GDL
◦ 6 GDL
◦ Robots enlazados
III.
-C
onf
igur
acio
nes
Arquitectura de robots: Unidad mecánica
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Robots Redundantes:
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Transmisiones
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• Elementos encargados de transmitir el movimiento desde los actuadores hasta las articulaciones.
•Justificación
- Reducción del momento de inercia (acercamiento de los actuadores a la base)
- Pares estáticos dependen directamente de la distancia a las masas.
- Conversión lineal- circular y viceversa
•Características necesarias (Altas prestaciones)
- 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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Transmisión de movimiento correspondiente a la muñeca de un robot
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Transmisiones
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Entrada-Salida Denominación Ventajas Inconvenientes
Circular-Circular EngranajeCorrea dentadaCadenaParalelogramoCable
Pares altosDistancia grandeDistancia grande------
Holguras---ruidogiro limitadodeformabilidad
Circular-lineal Tornillo sin finCremallera
Poca holguraHolgura media
RozamientoRozamiento
Lineal- Circular Paral. ArticuladoCremallera
---Holgura media
Control difícilRozamiento
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Tornillo sin fin de circulación de bolas Conjunto piñón-cremallera
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Conversión del movimiento lineal en circular (I)
Mecanismo para efectuar un movimiento circular mediante un actuador de desplazamiento lineal
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Conversión del movimiento lineal en circular (II)
Paralelogramos articulados para la conversión de movimiento lineal en circular
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Reductores
2
112 *ω
ωτητ =
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•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 (se define como el ángulo que gira el eje de salida cuando se cambia el su sentido de giro sin que llegue a girar el eje de entrada)
Alta rigidez torsional
Reductores
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Diferencia entre dientes: Z= Nc - Nf
Reducción: Z/Nf
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Reductores
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Robots de accionamiento directo (DD)
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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.
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Misión: Generar el movimiento del robot según las órdenes dadas por la unidad de control.
Clasificación:Neumáticos (cilindros y motores).Hidráulicos (cilindros y motores).
Eléctricos (motores DC, AC y paso a paso).Características:
Potencia.Controlabilidad.Peso y volumen.Precisión.Velocidad.Costo y mantenimiento
Actuadores. (I) Tipos
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Actuadores (II) Características
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Actuadores (III) neumática
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Válvula neumática
Cilindro neumático de doble efecto
Motor de paletas
Motor de pistones axiales
Actuador rotativo piñon-cremallera
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Actuadores (IV)Eléctricos
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Motor DC. Esquema y fdt
Sensores internos. Tipos
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•Posición:
– Analógicos:
– Digitales:
•Velocidad:
Tacogeneratriz
•Presencia:
Potenciómetros, Inductosyn, Resolver, LVDT, Sincro
Encoders absolutos Regla óptica Encoders_incrementales
Óptico
Ultrasónico
Contacto
Inductivo
Capacitivo
Efecto Hall
Célula Reed
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Sensores internos (II)Funcionamiento
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Encoder incremental
Sensores angulares de posición
Encoder absoluto
Sensores internos. Funcionamiento
( ) θω sinsin1 tVV = ( ) θω cossin2 tVV =
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Sincro-resolver
Encoder lineal
resolver
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Sensores internos (III) Funcionamiento
( )21 MMEo −∝
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LVDT
Sensores lineales de posición
Inductosyn
=
pxkVVs π2cos
Elementos Terminales (I)Elementos de aprehensión o sujeción
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Sistemas de sujeción para robots
Tipos de sujeción Accionamiento Uso
Pinza de presión Neumático o eléctrico Transporte y manipulación
· desp. angular de piezas sobre las que no
· desp. lineal importe presionar
Pinza de enganche Neumático o eléctrico Piezas de grandes dimens.
o sobre las que no se puede
ejercer presión
Ventosas de vacío Neumático Cuerpos con superficie lisa
poco porosa (cristal,
plástico, etc.)
Electroimán Eléctrico Piezas ferromagnéticas.
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Elementos Terminales (II)Herramientas
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Tipo de herramienta Comentarios
Pinza soldadura por puntos Dos electrodos que se cierran sobre la pieza a soldar
Soplete soldadura al arco Aportan el flujo de electrodo que se funde
Cucharón para colada Para trabajos de fundición
Atornillador Suelen incluir la alimentación de tornillos
Fresa- lija Para perfilar, eliminar rebabas, pulir, etc
Pistola de pintura Por pulverización de la pintura
Cañón láser Para corte de materiales, soldadura o
inspección.
Cañón de agua a presión Para corte de materiales.
Elementos Terminales (III)
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