Estado del Arte Robótica
Páginas: 13 (3012 palabras)
Publicado: 6 de mayo de 2015
ESTADO DEL ARTE: ELEMENTOS Y MORFOLOGÍA DEL ROBOT INDUSTRIAL
AUTOR: BENJAMÍN GABRIEL RODRIGUEZ WILSTERMANN
1.2 INTRODUCCIÓN
El término robótica se refiere a la ciencia o rama de la tecnología que se ocupa del diseño, manufactura y aplicación de los robots. La robótica involucra disciplinas tales como la mecánica, electrónica, informática, automática, física y matemáticas [8]. Definiendo enforma general, un robot es una máquina que tiene la capacidad de realizar labores que normalmente son hechas por el ser humano y que sus movimientos y/o decisiones son controlados por un programa de computador [1]. El concepto descrito de robot es muy amplio, por lo que se debe reducir al que realmente nos interesa, el de robot industrial. En este capítulo se definirá este concepto y se describirántemas inherentes a él, como sus elementos constitutivos y morfología. También se expondrán las bases matemáticas que permiten describir los movimientos del manipulador en su espacio de trabajo, esto es la cinemática y la dinámica. Finalmente, se tratarán algunos algoritmos de control que permiten ejecutar los movimientos requeridos [3].
2.2 EL ROBOT INDUSTRIAL
Según el mercado que seconsidere, existen ciertas divergencias respecto de lo que es un robot industrial, llamado también manipulador robotizado. Para el mercado japonés es cualquier dispositivo mecánico equipado de articulaciones móviles empleado en la manipulación, mientras que para el mercado de Europa y Estados Unidos estas características no son suficientes, ya que exigen un mayor nivel de complejidad principalmente en elcontrol de estos dispositivos [1].
Visualmente, la característica más relevante que poseen los robots industriales es su estructura de brazo mecánico, junto con eso debe ser reprogramable y multifuncional. Existen definiciones formales establecidas por asociaciones u organizaciones relacionadas con el tema. Por ejemplo, la definición más aceptada es de la Asociación de Industrias Robóticas (RIA),según ésta, un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas. La Organización Internacional de Estándares (ISO) especifica un robot industrial como un manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz demanipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas [1]. La figura 2.1 muestra un robot industrial realizando tareas de paletizaje.
Figura 2.1. Manipulador industrial ABB realizando tareas de paletizaje [44]
3.2 ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE MANIPULADORES ROBOTIZADOS
Un manipulador puede ser visto como un conjuntode subsistemas integrados, estos son: manipulador o brazo mecánico, elementos motrices o actuadores, controlador, efector terminal y sensores de información [8].
2.3.1 MANIPULADOR O BRAZO MECÁNICO
Es la estructura mecánica que realiza el movimiento y permite el trabajo del robot, está compuesta por eslabones y juntas con actuadores [4]. En el interior de la estructura se pueden encontrarengranajes y transmisiones junto con los actuadores, todos estos elementos trabajando en conjunto permiten el movimiento del manipulador [8]. En la figura 2.2 se puede ver un manipulador empleado a nivel industrial.
Figura 2.2. Robot industrial KUKA KR 1000 titan [45]
2.3.2 ELEMENTOS MOTRICES O ACTUADORES
Son los encargados de generar las fuerzas o pares que mueven la estructura mecánica. Se agrupan enactuadores hidráulicos, neumáticos y eléctricos [2].
2.3.2.1 ACTUADORES HIDRÁULICOS
La fuente de energía de estos actuadores es aceite mineral a alta presión. Muchos robots industriales de gran tamaño utilizan actuadores hidráulicos, los cuales permiten desarrollar grandes fuerzas y tienen una alta precisión en sus movimientos. Un ejemplo de este tipo de actuador se muestra en la figura 2.3....
AUTOR: BENJAMÍN GABRIEL RODRIGUEZ WILSTERMANN
1.2 INTRODUCCIÓN
El término robótica se refiere a la ciencia o rama de la tecnología que se ocupa del diseño, manufactura y aplicación de los robots. La robótica involucra disciplinas tales como la mecánica, electrónica, informática, automática, física y matemáticas [8]. Definiendo enforma general, un robot es una máquina que tiene la capacidad de realizar labores que normalmente son hechas por el ser humano y que sus movimientos y/o decisiones son controlados por un programa de computador [1]. El concepto descrito de robot es muy amplio, por lo que se debe reducir al que realmente nos interesa, el de robot industrial. En este capítulo se definirá este concepto y se describirántemas inherentes a él, como sus elementos constitutivos y morfología. También se expondrán las bases matemáticas que permiten describir los movimientos del manipulador en su espacio de trabajo, esto es la cinemática y la dinámica. Finalmente, se tratarán algunos algoritmos de control que permiten ejecutar los movimientos requeridos [3].
2.2 EL ROBOT INDUSTRIAL
Según el mercado que seconsidere, existen ciertas divergencias respecto de lo que es un robot industrial, llamado también manipulador robotizado. Para el mercado japonés es cualquier dispositivo mecánico equipado de articulaciones móviles empleado en la manipulación, mientras que para el mercado de Europa y Estados Unidos estas características no son suficientes, ya que exigen un mayor nivel de complejidad principalmente en elcontrol de estos dispositivos [1].
Visualmente, la característica más relevante que poseen los robots industriales es su estructura de brazo mecánico, junto con eso debe ser reprogramable y multifuncional. Existen definiciones formales establecidas por asociaciones u organizaciones relacionadas con el tema. Por ejemplo, la definición más aceptada es de la Asociación de Industrias Robóticas (RIA),según ésta, un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas. La Organización Internacional de Estándares (ISO) especifica un robot industrial como un manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz demanipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas [1]. La figura 2.1 muestra un robot industrial realizando tareas de paletizaje.
Figura 2.1. Manipulador industrial ABB realizando tareas de paletizaje [44]
3.2 ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE MANIPULADORES ROBOTIZADOS
Un manipulador puede ser visto como un conjuntode subsistemas integrados, estos son: manipulador o brazo mecánico, elementos motrices o actuadores, controlador, efector terminal y sensores de información [8].
2.3.1 MANIPULADOR O BRAZO MECÁNICO
Es la estructura mecánica que realiza el movimiento y permite el trabajo del robot, está compuesta por eslabones y juntas con actuadores [4]. En el interior de la estructura se pueden encontrarengranajes y transmisiones junto con los actuadores, todos estos elementos trabajando en conjunto permiten el movimiento del manipulador [8]. En la figura 2.2 se puede ver un manipulador empleado a nivel industrial.
Figura 2.2. Robot industrial KUKA KR 1000 titan [45]
2.3.2 ELEMENTOS MOTRICES O ACTUADORES
Son los encargados de generar las fuerzas o pares que mueven la estructura mecánica. Se agrupan enactuadores hidráulicos, neumáticos y eléctricos [2].
2.3.2.1 ACTUADORES HIDRÁULICOS
La fuente de energía de estos actuadores es aceite mineral a alta presión. Muchos robots industriales de gran tamaño utilizan actuadores hidráulicos, los cuales permiten desarrollar grandes fuerzas y tienen una alta precisión en sus movimientos. Un ejemplo de este tipo de actuador se muestra en la figura 2.3....
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