1 Arquitectura de robots Estructura mecánica Transmisiones y reductores Actuadores Sensores internos Elementos terminales
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
3 Arquitectura de robots: Unidad mecánica brazo mecánico: Eslabones, Articulaciones, Actuadores, Transmisiones y Reductores.
4 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
5 Grados de libertad Muñeca del Robot Espacio de trabajo Arquitectura de robots: Unidad mecánica
6 Morfología: Robots seriales
7 Morfología: Robots paralelos
Robots espaciales Existen múltiples configuraciones: 3 GDL 4 GDL 5 GDL 6 GDL Robots enlazados
III.- Configuraciones Configuraciones de los robots paralelos
9 Robots Redundantes: Arquitectura de robots: Unidad mecánica
10 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
11 (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
12 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
13 Reductores Diferencia entre dientes: Z= Nc – Nf Reducción: Z/Nf www.harmonic-drive.com
14 Reductores
15 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
16 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
17 Actuadores (II) Características
18 Actuadores (III)neumática Válvula neumática Cilindro neumático de doble efecto Motor de paletas Motor de pistones axiales Actuador rotativo piñon-cremallera
19 Actuadores (IV)Eléctricos Motor DC. Esquema y fdt
20 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
21 Sensores internos (II)Funcionamiento Encoder incremental Sensores angulares de posición Encoder absoluto
22 Sensores internos. Funcionamiento Sincro-resolver Encoder lineal resolver
23 Sensores internos (III)Funcionamiento LVDT Inductosyn Sensores lineales de posición
24 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.
25 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.
26 Elementos Terminales (III)