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Arquitectura de robots. Sensores y actuadores




Enviado por Pablo Turmero



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    Arquitectura de robots
    Estructura mecánica
    Transmisiones y reductores
    Actuadores
    Sensores internos
    Elementos terminales

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    2
    Arquitectura de robots
    Nivel 1Unidad mecánica
    Nivel 2Unidad de potencia
    Nivel 3Unidad de control
    Nivel 4Unidad de programación
    (Gp:) Robot industrial

    (Gp:) Robot teleoperado

    (Gp:) Robot educacional

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    3
    Arquitectura de robots: Unidad mecánica
    brazo mecánico:
    Eslabones,
    Articulaciones,
    Actuadores,
    Transmisiones y
    Reductores.

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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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    5
    Grados de libertad
    Muñeca del Robot
    Espacio de trabajo
    Arquitectura de robots: Unidad mecánica

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    6
    Morfología: Robots seriales

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    7
    Morfología: Robots paralelos

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    Robots espaciales
    Existen múltiples configuraciones:
    3 GDL
    4 GDL
    5 GDL
    6 GDL
    Robots enlazados

    III.- Configuraciones
    Configuraciones de los robots paralelos

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    Robots Redundantes:
    Arquitectura de robots: Unidad mecánica

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    Transmisiones
    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)
    – 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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    (Gp:) Entrada-Salida

    (Gp:) Denominación

    (Gp:) Ventajas

    (Gp:) Inconvenientes

    (Gp:) Circular-Circular

    (Gp:) Engranaje
    Correa dentada
    Cadena
    Paralelogramo
    Cable

    (Gp:) Pares altos
    Distancia grande
    Distancia grande

    (Gp:) Holguras

    ruido
    giro limitado
    deformabilidad

    (Gp:)  

    (Gp:)  

    (Gp:)  

    (Gp:)  

    (Gp:) Circular-lineal

    (Gp:) Tornillo sin fin
    Cremallera

    (Gp:) Poca holgura
    Holgura media

    (Gp:) Rozamiento
    Rozamiento

    (Gp:)  

    (Gp:)  

    (Gp:)  

    (Gp:)  

    (Gp:) Lineal- Circular

    (Gp:) Paral. Articulado
    Cremallera

    (Gp:) —
    Holgura media

    (Gp:) Control difícil
    Rozamiento

    Transmisiones

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    Reductores
    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 cunado se cambia el su sentido de giro sin que llegue a girar el eje de entrada)
    – Alta rigidez torsional

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    Reductores
    Diferencia entre dientes: Z= Nc – Nf
    Reducción: Z/Nf
    www.harmonic-drive.com

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    Reductores

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    Robots de accionamiento directo (DD)
    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. (I) Tipos
    Tipos empleados en robótica:
    Neumáticos (cilindros y motores)
    Hidráulicos (cilindros y motores)
    Eléctricos (DC , AC y Motores paso a paso)
    Características:
    Potencia
    Controlabilidad
    Peso y volumen
    Precisión
    Velocidad
    Mantenimiento
    Coste

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    Actuadores (II) Características

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    Actuadores (III)neumática
    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
    Motor DC. Esquema y fdt

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    Sensores internos. Tipos
    Posición:
    – Analógicos:

    – Digitales:
    Velocidad:
    Tacogeneratriz
    Presencia:
    Potenciómetros, Inductosyn, Resolver, LVDT, Sincro
    Encoders absolutos Regla óptica Encoders_incrementales
    Inductivo
    Capacitivo
    Efecto Hall
    Célula Reed
    Óptico
    Ultrasónico
    Contacto

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    Sensores internos (II)Funcionamiento
    Encoder incremental
    Sensores angulares de posición
    Encoder absoluto

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    Sensores internos. Funcionamiento
    Sincro-resolver
    Encoder lineal
    resolver

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    Sensores internos (III)Funcionamiento
    LVDT
    Inductosyn
    Sensores lineales de posición

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    Elementos Terminales (I) Elementos de aprehensión o sujeción
    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
    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.

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    Elementos Terminales (III)

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