Abstract—In this paper will analyze robotics applied to industry where will be understood operation its main parts like this externally configured some applications in the industrial field.
Resumen
En este documento se analizará la robotica aplicada a la Industria donde se comprenderá el funcionamiento sus partes principales, como esta configurado externamente algunas de sus aplicaciones en el ámbito Industrial.
Index Terms—Manipulador, micro robort,
I. INTRODUCCIÓN
A lo largo de los años los avances en el mundo de la tecnología han sido cada más ingeniosos gracias a la curiosidad del hombre por imitar los movimientos de la naturaleza mediante máquinas [1].
Los griegos optaron por llamar a estas máquinas con el nombre de autómatas ("máquina que imita los movimientos de un ser animado"). Isaac Asimov el impulsor de la palabra robot, quien enuncio sus tres leyes de la robótica, de origen ruso y nacionalidad americana [1].
• "Un robot no puede perjudicar a un ser humano, ni con su inacción permitir que un ser humano sufra daño" [1].
• "Un robot ha de obedecer las órdenes recibidas de un ser humano, excepto si tales órdenes entran en conflicto con la primera ley" [1].
• "Un robot debe proteger su propia existencia mientras tal protección no entre enconflicto con la primera o segunda ley" [1].
La robótica se ha vuelto imprescindible en la industria por ejemplo para generar procesos de traslado, soldaduras al arco, ensamblado, embalaje también en procesos de reconocimiento de imagen. Una aplicación muy importante en el caso de la robótica se da en la medicina en operaciones quirúrgicas también en la aviación para cargar combustible en zonas muy frías, en manufactura, fabricación, ensamblado, almacenamiento y control de calidad [2].
II. DESARROLLO
Robots Industriales:
Para definir un robot industrial nos deberíamos basar en las mayores potencias Industriales como es el mercado Japonés y el euro-americano por la diferencia conceptual entre estos mercados [3].
La definición más aceptada por los medios sería la de la Asociación de Industrias Robóticas (RIA) que dice: "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". Otras asociaciones como la Organización Internacional de Estándares (ISO) que propone al robot industrial como "Manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas". También hay otras versiones como por ejemplo de La Asociación Francesa de Normalización (AFNOR) que se basa en las anteriores criterios y la Federación Internacional de Robótica (IFR) que distingue entre robot industrial de manipulación [3], [4].
Por lo tanto la definición japonesa es más extensa a la Americana por ejemplo en Japón a un robot se lo define como: ""robot manipulador que requiere un operador mecánicamente enlazado" mientras esta no encajaría está en la definición americana. También se dice en Japón que un robot es una "máquina automática que no es programable" por lo cual en Japón hay muchos dispositivos a los cuales se les llama "robots" dando como resultado que los Japoneses han optado al robot como uno más de su cultura[4], [5].
Figure 1. Brazo Robótico [5]
Clasificación del robot Industrial.
A los robots Industriales se les puede clasificar por el movimiento que realizan. Estos pueden ser robots inteligentes, manipuladores, etc [6].
Los cuales se los describirá a continuación:
Robots Inteligentes: Estos robots son capaces de relacionarse con las personas que lo rodean, estos toman decisiones en tiempo real ya que son autos programables. Principalmente la capacidad de estos robots es pensar antes de realizar cualquier operación, estos saben pedir ayuda al exponerse a realizar alguna tarea. Estos robots al igual que nosotros tienen un cerebro, como el cerebro a nosotros los seres vivos nos permiten realizar procesos a veces sin darnos en cuenta de lo que hacemos. Por su parte el robot utiliza internet ya que aquí podemos encontrar una gran cantidad de datos disponible [7].
Figure 2. Robot Inteligente [7].
Manipulador: Se le considera como el componente principal, está conformado por varias estructuras sólidas unidas permitiendo el movimiento relativo entre sus eslabones consecutivos. Estos sistemas mecánicos son multifuncionales [8].
Figure 3. Sistema mecánico (Manipulador) [8].
Los manipuladores permiten controlar el movimiento de sus componentes de las siguientes maneras:
• Manual: "Cuando el operario controla directamente la tarea del manipulador" [8].
• De secuencia fija: "Cuando se repite, de forma invariable, el proceso de trabajo preparado previamente" [8] .
• De secuencia variable: "Se pueden alterar algunas características de los ciclos de trabajo" [8].
El manipulador está conformado por un cuerpo, un brazo, una muñeca y un elemento terminal más conocido como aprehensor, garra, pinza o gripper [9].
Figure 4. Partes de un manipulador [9].
Los movimientos lineales pueden ser horizontales o verticales.
• Movimiento lineal entre los puntos A-B [8], [9] .
Figure 5. Movimiento lineal de un manipulador [9].
Movimiento Angular.
• Movimiento angular por articulación entre los puntos AB [9].
Figure 6. Movimiento Angular por articulación [9].
Robots de repeticion o aprendizaje: Estos tipos de robots son manipuladores que tienden a repetir una misma secuencia de movimientos, ejecutado por un operador mediante un controlador manual y auxiliar por lo cual el operario utiliza una pistola de programación con pulsadores o se podría utilizar un maniquí para que este robot memorice el movimiento que va a realizar para que después lo repita. Estos tipos de robots también son conocidos con el nombre "gestual" [8], [9].
Figure 7. Robot de Repetición [9].
Robots con control por computador: Estos robots son principalmente controlados, ya sea por un computador o habitualmente por un microordenador. Este contiene un lenguaje específico de programación para el control del movimiento. A este tipo de programación se lo denomina como textual y no necesita la intervención del manipulador [8], [9].
Figure 8. Robot controlado por computadora [8].
El micro robot: Un Micro robot es una máquina que efectúa diversos trabajos automáticamente mediante una programación informática previa. Estos tienen la ventaja de ser móviles. Su construcción es con fines de entretenimiento o investigación [10], [11].
El impacto de los robots manipuladores en el sector Industrial.
Dichos robots son capaces de generar productos de la más alta calidad y a menor costo. Esto provocaría la reducción de la mano de obra y a su vez la pérdida de empleo no cualificados, aunque crearía nuevas fuentes de empleo como en el soporte lógico y el desarrollo de sensores como en el mantenimiento de robots, conversión de máquinas antiguas y el diseño de fábricas nuevas exigiendo mayores niveles de capacidad y formación [12].
Figure 9. Robots manipuladondo en la Industria [12].
Tipos de configuraciones del robot Industrial:
Se trata de la forma física que se le da al robot las cuales son la configuración cartesiana, cilíndrica, polar y angular [13]:
Configuración Cartesiana:
Este tipo de configuración se efectúa mediante las coordenadas cartesianas (x, y, z). Estas corresponden al extremo del brazo simplificando así la tarea del controlador del robot el cual genera las órdenes para ejecutar una trayectoria definida por una secuencia de puntos en coordenadas cartesianas [14].
Figure 10. Configuración Cartesiana [19].
Este es el "Almacén Automático con manipulador cartesiano el los laboratorios del Instituto Andaluz de Automática y Robótica, Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla" [17].
Figure 11. "Almacén Automático con manipulador cartesiano el los laboratorios del Instituto Andaluz de Automática y Robótica, Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla" [19].
Configuración Cilíndrica:
Esta configuracion esta constituida por una rotación (2 D,1G) y dos articulaciones prismáticas donde la primer articulación es normalmente de rotación (estructura RPP) [16], [17].
Figure 12. Configuración Cilindrica [19].
Esta estructura es de interés en una célula flexible [17].
Figure 13. Robot Industrial con configuración clíndrica RT3300 de Seiko [19].
Configuración Angular:
Esta configuración contiene 3 articulaciones de rotación (3G o RRR) [18].
Figure 14. Configuración Angular [19].
La estructura tiene un mejor acceso a espacios cerrados y es fácil desde el punto de vista constructivo [20].
Figure 15. "Robot Industrial PUMA" [19]
Configuración Polar o esférica:
Esta configuración se caracteriza por dos articulaciones de rotación y una prismática (2G, 1D o estructura RRP). Estas expresan la posición del extremo de tercer enlace en coordenadas polares [20].
Figure 16. Configuración Polar [19].
Esta configuración permite un buen volumen de trabajo solo inferior a la angular [17].
Figure 17. Robot Industrial configuracion polar [19].
III. CONCLUSIONES
Con la robótica el hombre busca un reemplazo, produciendo robots semejantes a los humanos que realicen las mismas funciones que los seres humanos permitiendo así mejorar nuestra calidad de vida y esto futuro se volverá una necesidad para el hombre.
En los inicios las maquinas eran solo aparatos lentos y sin mucha utilidad que servían como entretenimiento del hombre pero la tecnología al avanzar rápidamente donde las maquina son mucho más veloces y útiles para el hombre donde pueden llevar a cabo tareas de muy alta precisión como es e ensamblaje.
Lo cual a optado necesario el uso de robots en varias empresas industriales principalmente en Japón lo que permite la producción a bajo costos ya que la mano de obra por parte de trabajadores serian sustituidos por dichos robots permitiendo un trabajo con mayor precisión y mayor velocidad de entrega.
REFERENCES
[1] "Robótica industrial: Tecnología para hacer crecer la producción",[online] (Abril 2010) Consulta:[15 de f ebrero de 2015]. Disponible en: http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=1372
[2] " Introducción a la Robótica ",[online] (2002) Consulta:[12 de f ebrero de 2015]. Disponible en: http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0204/cyr_01/robotica/intro.htm
[3] " Robots industriales ",[online] (2002 03) Consulta:[15 de f ebrero de 2015]. Disponible en: platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0204/ctrl_rob/robotica/industrial.htm
[4] " Tipos de Robots ",[online] (2004) Consulta:[8 de f ebrero de 2015]. Disponible en: http://www2.udec.cl/~catamillar/cyp/robotica/contenido/clasificacion.htm
[5] " ROBOT INDUSTRIALES ",[online] (2007 2013) Consulta:[28 de enero de 2015]. Disponible en: formacion.faico.org/Proyectos/ROBINDUST [6] " Estructura de un IA/RobotsIndustriales.htm robot industrial ", Consulta:[11 de f ebrero de 2015]. Disponible en: http://www.juntadeandalucia.es/averroes/iesalfonso_romero_barcojo/ departamentos/tecnologia/unidades_didacticas/ud_controlroboticav1/ morfologia%20de%20un%20robot.pdf
[7] " Robot Manipuladores ", Consulta:[25 de enero de 2015]. Disponible en: profesores.usfq.edu.ec/laurents/IME440/IME440_RobotManip.pdf
[8] " Robots industriales ", Consulta:[15 de f ebrero de 2015]. Disponible en: file:///D:/Documentos/Downloads/robotsindustrial-130309185929phpapp02.pdf
[9] " Robots inteligentes que "piensan" antes de actuar ",[online] (11/10/2011) Consulta:[15 de f ebrero de 2015]. Disponible en: http://www.elmundo.es/elmundo/2011/10/11/navegante/1318323401.html
[10] " Robots de repetición o aprendizaje ",[online] (22 de octubre de 2010) Consulta:[15 de f ebrero de 2015]. Disponible en: http://flakoleo.blogspot.com/2010/10/robots-derepeticion-o-aprendizaje.html
[11] " Tipos de Robots Industriales ",[online] (2011) Consulta:[15 de f ebrero de 2015]. Disponible en: http://blogdelindustrial.blogspot.com/p/clasificacion-de-losrobots_29.html
[12] " Clasificación de los Robots Industriales ",[online] (6 de octubre de 2010) Consulta:[11 de f ebrero de 2015]. Disponible en: http://chelfchelin.blogspot.com/2010/10/clasificacion-delos-robots.html
[13] " Robots con control por computador ",[online] (22 de octubre de 2010) Consulta:[21 de enero de 2015]. Disponible en: http://flakoleo.blogspot.com/2010/10/robots-con-controlpor-computador.html
[14] " Microrobots. Robótica móvil. ",[online] (2015) Consulta:[15 de f ebrero de 2015]. Disponible en: servicios.educarm.es/admin/visualizaPaginaWeb.php?wb=845&mode= visualizaPaginaWeb&aplicacion=EXPERIENCIAS
[15] " Tipos de configuraciones ",[online] (2009) Consulta:[14 de f ebrero de 2015]. Disponible en: http://www.oocities.org/televisioncity/9387/TeoriaTipos.htm
[16] Anibal Olllero Baturone"Robotica manipuladores y robots móviles" Marcombo.
[17] NICOLÁS VIOLANTE GONZÁLEZ "Robots manipuladores " Universidad del Valle de Mexico.
[18] Juan Manuel Gamboa Meléndez "Robots Industriales"
[19] Asea Brown. "Robots Industriales " Departamento de formacion Robot_Industrial-Aplicaciones.
[20] Emiliano Schiano di Cola "Robotica Aplicada a la Industria" Universidad CAECE facultad de Sistemas 30 de Junio de 2009.
Autor:
Bruno Elias Benavides Ortiz
Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca Electrónica Analógica II
Actualmente cursando la carrera de Ingeniería Electrónica en la Universidad Politécnica Salesiana, Cuenca-Ecuador.