1 Historia, orígenes y concepto. Definición:
“Un manipulador reprogramable y multifuncional
diseñado para trasladar materiales, piezas, herramientas o
aparatos específicos a través de una serie de
movimientos programados para llevar a cabo una variedad de
tareas” Robot Institute of America (1979).
2 Historia, orígenes y concepto. Conceptos
históricos: Revolución industrial (siglo XVIII).
Desarrollo tecnológico. Procesos automatizados.
Creación de nuevos dispositivos. Mecanismos de
relojería para producir música que podía
variar, Concertista de tímpano (1784). Máquina de
producción de tornillos y tuercas, de C. Spencer (1801).
Primer brazo mecánico articulado para ser utilizado en
aplicaciones de pintura, por Pollard (1938).
3 Historia, orígenes y concepto. Conceptos
históricos: Aparición de los primeros Robots.
Primer manipulador eléctrico servocontrolado, por Goetz
(1947). Primera máquina de control numérico, que se
programa por un “lenguaje” simbólico (1952)
?Software. El primer Robot: manipulador con memoria
legíble y escribible, desarrollado por Devol (1954) ?
UNIMATION. Decadas de los 60 y 70 la Robótica se introduce
en las Universidades ? MIT, CALTECH, Carnigie Mellon,
Stanford.
4 Historia, orígenes y concepto. Shakey (Stanford) Walking
Truck (GE)
5 Historia, orígenes y concepto. Brazo de 6 grados de
libertad (Stanford) Brazo robótico (Devol)
6 Historia, orígenes y concepto. Conceptos
históricos: Investigación espacial. Proyectos
Viking para estudios del planeta Marte (1970-80). Remote
Compliance Center (RCC), utilizada para tareas de ensamblado.
Robótica industrial. Robot comercial más difundido,
PUMA de UNIMATION (1978). Avanza el desarrollo de la
robótica industrial, en las décadas de los 80 y 90,
siguiendo distinto rumbos.
7 Historia, orígenes y concepto. Niveles de complejidad.
Teleoperación. Manipulación a distancia (brazos).
Telepresencia. Retroalimantación de variables importantes
(cámaras, sensores). Autonomía. Toma de decisiones
propias a partir de la realimentación y lo
programado.
8 Tipos de Robots. Se pueden clasificar de los siguientes formas:
Clasificación por geometría. Clasificación
por método de control. Clasificación por la
función.
9 Tipos de Robots. Clasificación por geometría:
Cilíndricos: Cada Eje es de revolución total y
está encajado en el anterior.
10 Tipos de Robots. Clasificación por geometría:
Esféricos: Hay ejes de rotación que hacen pivotear
una pieza sobre la otra.
11 Tipos de Robots. Clasificación por geometría:
Paralelógramo: La articulación tiene una doble
barra de sujeción.
12 Tipos de Robots. Clasificación por geometría:
Mixtos: Poseen varios tipos de articulación, como los
SCARA.
13 Tipos de Robots. Clasificación por geometría:
Cartesiano: Las articulaciones hacen desplazar linealmente una
pieza sobre otra.
14 Tipos de Robots. Clasificación por método de
control: No servo-controlado: Sus articulaciones tiene un
número fijo (normalmente 2) de posiciones con topes y
sólo se desplazan para fijarse en ellas. Suelen ser
neumáticos, bastante rápidos y precisos.
Servo-controlado: Cada articulación lleva un sensor de
posición (lineal o angular) que es leído y enviado
al sistema de control. Se pueden para en cualquier punto deseado.
Mayor rango de uso.
15 Tipos de Robots. Clasificación por método de
control: Servo-controlado punto a punto: Para controlarlos
sólo se les indica los puntos iniciales y finales de la
trayectoria; el sistema de control calcula el resto siguiendo
algoritmos. Pueden memorizar posiciones.
16 Tipos de Robots. Clasificación por la función:
De producción: Usado para la manufactura de bienes. Pueden
a su vez ser de manipulación, fabricación,
ensamblado y de testeo. De exploración: Usados para
obtener datos acerca de ambientes desconocidos o peligrosos.
Pueden ser de exploración terrestre, minera,
oceánica, espacial.
17 Tipos de Robots. Clasificación por la función:
De Rehabilitación: Para ayudar a discapacitados. Pueden
ser una prolongación de anatomía, o
sustitución de la función de un órgano
dañado.
18 Componentes Mecánicos. Definición de
componentes: Manipulador: Secuencia de cuerpos rígidos
(Link) que se conectan mediante articulaciones (Joint). Todo esto
se denomina una Cadena Cinemática. Cadena
Cinemática Abierta Articulación Enlace
19 Componentes Mecánicos. Definición de
componentes: Grado de libertad: Es cada una de las coordenadas
independientes necesarias para describir el estado de un sistema
mecánico. En cadenas cinemáticas abiertas,
normalmente cada enlace-articulación tiene un sólo
grado de libertad. Diferentes grados de libertad
20 Componentes Mecánicos. Definición de
componentes: Articulación: Puede ser rotacional,
traslacional o una mezcla de ellos. Tipos de articulaciones
21 Componentes Mecánicos. Definición de
componentes: Articulación: Tipos de articulaciones
22 Componentes Mecánicos. Definición de
componentes: Articulación: Tipos de articulaciones
23 Componentes Mecánicos. Definición de
componentes: Articulación: Tipos de articulaciones
24 Mecánica de robots. Se tratará la
mecánica como conceptos físicos y
matemáticos (Newton). Interés de la
mecánica: Conocer la posición del punto terminal (u
otro punto). Conocer el movimiento que ejecutarán los
actuadores. El análisis mecánico puede hacerse
atendiendo sus movimientos y las fuerzas que actúan.
25 Mecánica de robots. Estudio Cinemático. Es el
estudio de los movimientos (posición y velocidad).
Análisis de coordenadas propias del robot hasta las
coordenadas cartesianas de posición y orientación
del punto terminal (Cinemática Directa). Análisis
de coordenadas cartesianas hasta las coordenadas propias del
robot (Cinemática Inversa).
26 Mecánica de robots. Estudio Dinámico.
Análisis de fuerzas y momentos que ejerce la carga
transportada, o el sistema robótico en si. Estudio de
leyes de la física mecánica de Newton.
27 Mecánica de robots. Sistemas de coordenadas.
Posición de un punto en el espacio está asociado a
3 magnitudes, llamados coordenadas. Estas coordenadas (x,y,z),
están expresadas en un sistema de referencia, formado por
3 ejes rectilíneos, ortogonales, normalizados y
dextrógiros. Ortogonalidad Normalizado
Dextrógiro
28 Simulación. Matlab’s Robotics Toolbox. Toolbox de
Matlab para simular estudios cinemáticos y
dinámicos de los brazos robóticos. Esencial para
determinar cargas máximas, distancias de estaciones de
trabajo y disposición óptima de una celda
robótica. Se puede trabajar con brazos robóticos
predefinidos, tanto como diseñar nuevos brazos y ponerlos
a prueba.
29 Simulación. Matlab’s Robotics Toolbox. Estudio
Cinemático. Estudio del desplazamiento, velocidad angular
y aceleración de los actuadores rotacionales del brazo
robótico.
30 Simulación. Matlab’s Robotics Toolbox. Estudio
Espacial. Estudio de los movimientos, giros y espacios de alcance
de los brazos robóticos (para simulación de celdas
de trabajo).
31 Simulación. Matlab’s Robotics Toolbox. Estudio
Dinámico. Estudio de los torques para cada actuador, como
varían estos dependiendo las los movimientos, y de los
ángulos. Para determinar las verdaderas fuerzas que se
ejercen con cada carga.
32 Aplicaciones en la industria Introducción. Los robots
son introducidos en la industria para solventar las siguientes
características: Reemplazo de tareas repetitivas que
realizan operadores. Aumento de eficiencia. Disminución de
accidentes. Integración al sistema de control. Trabajo
“heavy duty”. Integración a otros protocolos
de Ingeniería (CAD).
33 Aplicaciones en la industria ¿Por que utilizarlos?
Relación de cantidad de procesos robotizados frente a la
cantidad de paradas en un proceso.
34 Aplicaciones en la industria ¿Por que utilizarlos?
Industria basada en robótica en países
industrializados. (1996)
35 Aplicaciones en la industria Criterios de Implantación.
Se debe definir el lay-out de la célula robótica en
el proceso. Elementos activos (robots, máquinas CNC, etc.)
Elementos pasivos (mesas, alimentadores, utillajes, etc.)
Definición y selección de la arquitectura de
control. Definir el tipo estructural de robot a implementar
dependiendo del proceso.
36 Aplicaciones en la industria Criterios de Implantación.
Ejemplo de lay-out de una célula flexible robotizada para
la fabricación de calzado
37 Aplicaciones en la industria Criterios de Implantación.
Disposición del robot en la célula de trabajo.
Robot en el centro de la célula Máximo
aprovechamiento del campo de acción. Robots articulares,
SCARA, polares y cilíndricos Aplicaciones: carga/descarga,
soldadura, paletización, ensamblado. Robot en línea
Trabajo sobre líneas de transporte Transporte intermitente
o continuo Aplicaciones: líneas de soldadura de
automóviles
38 Aplicaciones en la industria Criterios de Implantación.
Disposición del robot en la célula de trabajo.
Robot en centro Robot en fila
39 Aplicaciones en la industria Criterios de Implantación.
Disposición del robot en la célula de trabajo.
Robot móvil Desplazamiento lineal del robot sobre una
vía Aplicaciones: trabajo sobre piezas móviles,
elevado campo de acción, carga/descarga de varias
máquinas Robot suspendido Intrínseca de robots tipo
pórtico. También en articulares Mejor
aprovechamiento del área de trabajo Aplicaciones:
proyección de material, aplicación de adhesivos,
corte, soldadura al arco
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